Литье по выплавляемым моделям

Этим способом изготовляли литые скульптуры много столетий назад. В машиностроении его начали применять в 40-х годах двадцатого века.

Пресс-форму для получения выплавляемых моделей отливки изготавливают металлической или пластмассовой. Легкоплавкую смесь (50 % парафина и 50 % стеарина) расплавляют в электрической печи и заливают в пресс-форму. После затвердевания модель вынимают из пресс-формы. Полученные модели собирают в блок с общей литниковой системой и погружают его в огнеупорную суспензию, состоящую из 30 % гидролизованного раствора этилсиликата (обладает большой клейкостью) и 70 % кварцевой муки. Затем блок моделей посыпают сухим песком и сушат на воздухе. Повторяя эти операции несколько раз, получают форму толщиной 5–8 мм.

Модель выплавляется из формы с помощью горячего воздуха, пара при 120–150 °С или горячей воды. Для крупных отливок облицованную и просушенную форму с литниковой системой помещают в металлический жакет, засыпают песком и уплотняют или засыпают металлической дробью. Готовую форму прокаливают до температуры 850–900 °С, при которой остатки легкоплавкого состава выгорают. Форма при этом превращается в прочную керамическую оболочку.

Форму заливают расплавом. При необходимости расплав подают в форму под действием центробежных сил.

После затвердевания металла блоки отливок выбивают из опок. Керамическую корку отбивают. Для удаления керамической корки из отверстий и внутренних каналов отливки выщелачивают при 120 °С в ванне с щелочным раствором, затем промывают их в горячей воде. После контроля отливок отрезают литники и зачищают их остатки. На многих заводах при литье по выплавляемым моделям все процессы изготовления отливок механизированы и автоматизированы.

В промышленности применяют следующие способы получения точных отливок: литьем по выжигаемым, растворяемым, размораживаемым и по газифицируемым моделям. Все это – разновидности способа литья по выплавляемым моделям. Наиболее перспективным из них является способ с применением моделей из пенопласта (пенополистирола) или, как его называют, литье по газифицируемым моделям.

Особенность литья по пенопластовым моделям – применение неразъемных форм, из которых модель не извлекается, а газифицируется за счет теплоты расплавленного металла. Таким способом получают отливки массой от 0,2 кг до нескольких тонн из стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов в единичном и серийном производстве.

Пенополистирол, из которого изготовляют модели, имеет малую плотность, разлагается при 300–350 °С, выделяя пары стирола, легко обрабатывается даже простым ножом и разогретой проволокой.

В единичном производстве пенопластовые модели изготовляют механической обработкой вручную или на станках.

Экономическая эффективность способа особенно значительна в производстве крупных сложных отливок.

Технико-экономическое обоснование литья
по выплавляемым моделям

Преимущества. Отсутствие у формы разъема обеспечивает повышенную точность. Важным преимуществом способа является возможность получения отливок самой сложной конфигурации практически из любых сплавов. Высокая точность и чистота отливки позволяет исключить механическую обработку.

Недостатком способа является длительный технологический процесс и высокая стоимость отливки.

Применяется в массовом и серийном производстве. Способ незаменим при изготовлении отливок из труднообрабатываемых сплавов (жаропрочных, магнитных, инструментальных), лопаток реактивных двигателей, челноков швейных машин и т. п.