Этапы и особенности литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям — это один из старейших способов изготовления отливок из металла. Изначально он использовался для единичного производства изделий, но в середине 20 века технология была усовершенствована и расширена. Сегодня при помощи данного способа изготавливают широкий ассортимент продукции: детали для автомобилей, мотоциклов, сельхозтехники, части двигателей, различный инструмент, нефтебуровое оборудование и пр.

Методы литья по выплавляемым моделям позволяют получить высококачественные отливки, сравнимые по характеристикам с коваными или штампованными деталями. При этом они имеют целый ряд преимуществ: невысокую себестоимость, возможность изготовления заготовок сложной формы, максимальная точность размеров, что снижает необходимость в последующей постобработке и трудоемкость процесса. Используя данную методику, можно создавать практически любые детали массой от десятой части грамма до 200 и более килограмм, с толщиной стенок до 0,2 мм и допусками не более 0,1 мм. В качестве рабочего сплава могут использоваться разные типы металлов: сплавы железа, меди, титана, алюминия, платины, хрома, никеля и пр.

Литье по выплавляемым моделям более дорогое по сравнению с техникой изготовления отливок в песчано-глинистых формах. Так, себестоимость тонны деталей может быть выше в 2–10 раз. При этом она ниже на 25–90%, чем стоимость изделий, произведенных путем поковки с последующей механической обработкой. Данная технология позволяет снизить трудозатраты, требующиеся для создания деталей, и повысить коэффициент использования металла. Также следует учитывать, что с помощью этого метода можно сделать отливки высочайшей сложности и качества — таких параметров невозможно достичь, используя другие способы литья.

Техника изготовления

Рассмотрим вкратце технологию литья по выплавляемым моделям. Она выглядит следующим образом:

1. Создается чертеж заготовки.
2. Продумывается конструкция литниково-питающей системы.
3. Разрабатывается карта техпроцесса, а также чертеж модельного блока.
4. Выполняется изготовление пресс-формы, модели детали и питающей системы.
5. Собирается модельный блок, на него наносится огнеупорное покрытие, производится подсушивание слоев.
6. Выплавляется модельный состав, он подготавливается к заливанию в форму.
7. Она прокаливается, производится формовка.
8. Рабочий состав плавится, при достижении необходимого уровня вязкости металл заливается в форму.
9. Отливка застывает, ее извлекают, очищают, при необходимости проводят механическую обработку.
10. Прохождение контроля качества и ремонта, если нужно, передача изделий на дальнейший технологический процесс.

Отметим, что модели изготавливают из воскоподобного сплава, температура плавления которого составляет порядка 42–60 градусов. Пресс-формы делают из металла, они обычно выпускаются в сборном виде, что облегчает последующий процесс формовки.

Как делают модели и блоки

Если говорить о способе литья по выплавляемым моделям, то нужно понимать, что они являются одноразовыми. Их делают из легкоплавкого материала — как правило, воскоподобного состава, основой которого является парафин. Также применяются вещества на основе смол, синтетического воска и пр. Чтобы улучшить свойства состава, в него может вводиться твердый наполнитель или воздух.

Отметим, что в твердом состоянии воскообразное вещество может быть аморфным, кристаллическим или смешанным. Именно благодаря изменению свойств состава можно регулировать такие качества, как прочность, матовость, хрупкость, текучесть. Рассмотрим основные физические свойства модельных составов:

1. Твердость (измеряется при температуре в 20 градусов). Показывает, насколько изделие защищено от разнообразных повреждений (вмятин, царапин и пр.).
2. Теплостойкость. Определяет свойства модельного состава сохранять имеющуюся форму.
3. Пластичность. Данный показатель определяет степень максимальной деформации изделия до начала ее разрушения.
4. Модуль упругости. Другими словами, это жесткость детали.
5. Температура плавления. Это значение, при котором состав переходит из твердого состояния в жидкое.

Это лишь часть свойств, которыми должна обладать качественная модель. На самом деле их в несколько раз больше: перед тем как заняться ее изготовлением, нужно продумать основные параметры, с которыми ей придется столкнуться, и подобрать подходящие составы.

Материалы для изготовления

Литье стали по выплавляемым моделям подразумевает использование как натуральных, так и синтетических составов для формовочного процесса. Рассмотрим, какие именно материалы для этого применяют:

1. Синтетический воск, а также высокоплавкий церезин.
2. Ископаемые составы (буроугольные, горные, торфяные).
3. Вещества, полученные из нефти (петролатум, вазелин, битум, церезины).
4. Натуральные смолы, например, живица или сосновая канифоль.
5. Синтетические составы (полипропилен, полиэтилен, полистирол, фенолформальдегид).

При этом чаще всего применяется именно парафин, как натуральный, так и искусственный.

Плюсы и минусы процесса

Рассмотрим, какие имеются преимущества и недостатки литья по выплавляемым моделям. Сначала остановимся на достоинствах:

1. Отливка легко чистится и извлекается, для этого не нужно применять особую силу или использовать специальное оборудование.
2. Технология позволяет изготавливать детали с высокой точностью, то есть последующая обработка будет сведена к минимуму, что снизит себестоимость изделий.
3. Оболочки легко разбираются и разрушаются, каких-то проблем с этим не возникает.
4. В форме отсутствует разъем, благодаря чему повышается точность отливки.
5. Процесс изготовления довольно простой и может быть частично автоматизирован.
6. Технология позволяет создавать детали сложной формы: сделать их другим способом не получится.
7. Поверхностный слой остается максимально чистым, поэтому его не нужно дополнительно очищать и шлифовать, как при литье в песок.

Теперь поговорим о минусах. Основной — это продолжительный процесс создания формы. Эту технологию рекомендуется использовать в тех случаях, если деталь производится массово, иначе она может оказаться нерентабельной. Также нужно учитывать, что помещение нужно регулярно проветривать и следить за соблюдением техники безопасности.

Это лишь небольшая статья, которая вкратце описывает особенности и технологию процесса: более детальную информацию можно получить в специализированной литературе и учебниках. Также вы можете обратиться к специалистам компании «Укрфаворит» и получить полноценные консультации по любым вопросам, связанным с литьем. Менеджеры расскажут вам об особенностях процедуры, помогут подобрать необходимое оборудование и рабочие составы, внедрят процесс на производстве и обучат персонал всем нюансам.