Литье по выплавляемым моделям

На модельные блоки последовательно наносят несколько слоев суспензии, содержащей раствор специального связующего (обычно гидролизованного кремнийорганического продукта — этилсиликата) и порошок огнеупорной основы (пылевидных кварца, корунда, алюмосиликатов, циркона или др.). Каждый слой суспензии присыпают упрочняющими его огнеупорными материалами, например кварцевым песком, шамотом или корундом, после чего просушивают (иногда используя также химическое отверждение связующего, например парами влажного аммиака). Обычно для получения оболочки необходимой прочности наносят от 3—4 до 7—8 слоев суспензии. При изготовлении крупных отливок наносят до 18— 20 слоев суспензии для получения оболочки толщиной около 20 мм.

Погружение блоков моделей в бак с суспензией и обсыпку слоя ее в специальном пескосыпе при небольших масштабах производства часто выполняют вручную либо с использованием манипулятора (механической руки). В массовом производстве (на применяемых в СССР типовых автоматических конвейеризированных линиях) подвешенный на цепном конвейере модельный блок с помощью специальных копиров и поворотных устройств (рис. 11.34, в) при погружении в бак 9 с суспензией 10 переводится в наклонное положение и медленно вращается для обеспечения равномерного смачивания всех поверхностей моделей. Затем блок погружается в пескосып 11 с псевдокипящим слоем 12 (рис. 11.34, г). Перевод песка в «кипящее» (взвешенное в потоке воздуха) состояние обеспечивается подачей снизу через мелкопористый фильтр 13 сжатого воздуха.

Сушка слоев оболочки состоит из двух процессов: собственно сушки, т. е. испарения органических растворителей или воды, введенных в состав связующего, и из отверждения пленки связующего в результате огеливания, полимеризации или других процессов. В зависимости от состава связующего и условий производства применяют различные методы сушки оболочек: от естественного, в помещении цеха или в вентилируемых шкафах с контролируемой атмосферой до вакуумно-аммиачного в специальных камерах либо в конвейеризированных автоматических воздушно-аммиачных установках непрерывного действия.

Удаление моделей после формирования оболочки производят различными способами с учетом свойств модельного состава. Так, легкоплавкие воскообразные составы на основе парафина удаляют из оболочек форм в горячей воде, горячим воздухом, в перегретом расплаве модельного состава, перегретым паром (в автоклавах), диэлектрическим нагревом в специальных установках током сверхвысокой частоты (СВЧ). Карбамидно-солевые модели вымывают, растворяя в теплой воде, полистирольные выжигают при прокаливании форм, создавая окислительную атмосферу в рабочем пространстве печи (подачей кислорода, воздуха, влаги). На рис. 11.34, д показано выплавление моделей в горячей воде на конвейерной установке. Здесь 14 — бак с горячей водой, 15 — сетка для приема оболочки формы 16. После расплавления модельного состава оболочка формы сползает с металлического стояка в приемную сетку 15 и извлекается в ней из ванны 14. Расплав модельного состава всплывает вверх и сливается через патрубок 17 для очистки и повторного использования. После сушки и контроля оболочек производят их прокаливание.

Оболочки прокаливают для удаления из них остатков модельного состава и органических компонентов связующего обычно при 850—1000°С. Наиболее рациональным, кратковременным (25—40 мин) и энергосберегающим является процесс прокаливания оболочек без заформовывания их в опорный формовочный наполнитель. Однако это возможно, если оболочки обладают достаточной прочностью и высокой термостойкостью (несклонностью к образованию трещин при быстром нагреве и охлаждении). Обычные кварцевые оболочки не обладают этим свойством из-за значительных объемных изменений зерен SiO₂ при 575°С в результате быстро протекающего полиморфного превращения. Поэтому кварцевые оболочки 16 часто заформовывают перед прокаливанием в опоке 18 формовочным опорным наполнителем 19 (песок, шамотная крошка), как это показано на рис. 11.34, е, следствием чего является увеличение времени прокаливания до 2,5—3 ч и более (20—электрическая прокалочная печь). В настоящее время разработаны ускоренные методы прокаливания оболочек в вакууме и в псевдокипящем горячем песке.