Модельный комплект

Чтобы сделать литейную форму, необходимо иметь модельный комплект. А всегда ли он был нужен? До середины XVIII в. получение отливок было результатом сугубо индивидуального мастерства, поэтому они не повторяли друг друга. Даже пушки отличались одна от другой по длине, диаметру ствола, по внешнему оформлению и имели свои звучные названия: «Перс», «Троил», «Единорог», «Медведь» и т. д. Однако уже при Петре I начали вводить деление пушек по «калибру». Отливка одинаковых пушек по глиняной модели в глиняную форму была делом весьма сложным и трудоемким, что тормозило развитие артиллерии. Массовое производство подобных изделий требовало коренного-изменения технологии. В 1758 г. Исаак Вилькинсон запатентовал способ изготовления отливок по деревянной модели. Глиняную форму заменили формой из жирного (глинистого) песка, а формовку начали выполнять в разъемных опоках.

К концу XVIII в. применение моделей и опок для изготовления отливок получило большое распространение во всех странах Европы и стало основным способом производства литейных форм. И в настоящее время, как правило, для изготовления разовой литейной формы применяется модельный комплект. Но почему, как правило? Потому, что применяются и безмодельные способы формовки серийных отливок, например по шаблону или в стержнях, о чем будет сказано ниже.

Модельный комплект состоит из собственно модели, стержневых ящиков, модели литниковой системы и ряда других элементов, которые необходимы для изготовления формы и стержней. При изготовлении модельного комплекта учитываются усадка металла, припуски на механическую обработку отливки и некоторые технологические отступления от чертежа детали, без которых невозможно обеспечить качество формы и отливки.

В зависимости от серийности производства отливок, их габаритных размеров и способа изготовления песчаной формы модельные комплекты делают из дерева или металла. Деревянные модели изготовляют в основном из сосны, но быстроизнашивающиеся части модели армируют с поверхности либо твердыми породами древесины, либо металлом. Металлические модельные комплекты чаще всего изготавливают из чугуна или алюминиевых сплавов, а иногда, для особо ответственных частей модели, используют латунь или бронзу. В последние годы, в связи с успехами химической промышленности находят все более широкое применение пластмассовые модели. Для производства единичных отливок (особенно очень крупных) в качестве модельного материала используют пенополистирол. Особенность применения этих моделей заключается в том, что модель не извлекается из формы, а остается в ней и во время заливки. Под действием тепла расплавленного металла она превращается в газ. Это позволяет делать модель  будущей отливки в соответствии с чертежом детали, с учетом только усадки металла и припуска на механическую обработку. При этом не нужно изготовлять стержни; отпадают также многие операции технологического процесса формовки. На рис. 14 показана пенополистироловая модель опорной плиты. При изготовлении деревянной модели этой детали потребовалось бы сделать несколько стержневых ящиков, с тем чтобы выполнить окна в отливке. Применение  пенополистироловых моделей значительно сокращает весь цикл производства отливок, уменьшает трудоемкость изготовления форм и стержней. Экономическую эффективность и технические возможности применения этих моделей продемонстрировала одна западногерманская фирма, которая получила по таким моделям отливку станины сверлильного станка массой 200 т. Длина этой станины составляла 62 м. Применение пенополистироловой модели позволило в несколько раз сократить время изготовления этой уникальной отливки, сэкономить много древесины и других материалов.

Рис. 14. Модель опорной плиты из пенополистирола