Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Сущность литья по выплавляемым моделям заключается в изготовлении отливок заливкой расплавленным металлом в тонкостенные, неразъемные, разовые литейные формы, изготовленные из специальной огнеупорной смеси по разовым моделям. Перед заливкой расплава в форму модель извлекается из нее выплавлением, выжиганием, растворением или испарением. Для удаления остатков модельного состава и упрочнения, форма нагревается и прокаливается. Для улучшения заполняемости формы расплавленным металлом проводят заливку в разогретые формы [1].
Для изготовления отливок в единичных и мелкосерийных экземплярах требуется провести весь спектр литейных работ, от проектирования и изготовления литейной оснастки до заливки и финишной обработки отливок. Часто эти работы имеют смысл делать для деталей, которые затруднительно получить механической обработкой.
Именно в этих случаях аддитивные технологии открывают широкие возможности в быстром решении поставленных задач с соблюдением всех технологических требований, предъявляемым к конечному изделию. Использование аддитивных технологий в литейном производстве позволяет «выращивать» литейные модели и формы, которые невозможно было изготовить традиционными способами, а также значительно сокращает сроки изготовления модельного комплекта [2].
Применение методов получения литейных синтез-форм и синтез-моделей за счет технологий послойного «выращивания» позволило радикально сократить время создания новой продукции.
Материал, который используется для восковой 3D-печати, с натуральным воском обычно не имеет ничего общего, кроме названия, низкой зольности и схожих температур каплепадения [3].
Ввиду активного применения средств аддитивного производства в современных литейных предприятиях, актуальным становится разработка комплекса технико-технологических решений для изготовления моделей фасонных отливок средствами аддитивного производства с применением уже существующих восковых модельных составов, широко распространенных на литейных предприятиях РФ.
Для создания восковых выплавляемых моделей используется несколько технологий 3D-печати — MultiJet Modeling (MJM), Stereolithography Apparatus (SLA) и Fused Deposition Modeling (FDM).
Технология FDM подразумевает создание объемных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, после чего послойно формирует конечную заготовку (рисунок 1). В качестве рабочего вещества используется нить (филамент) из различных видов полимеров, в том числе тугоплавких восковых модельных составов. Печать воском по технологии FDM мало чем отличается от печати другими материалами по данной технологии. При печати пруток поступает в экструдер, где нагревается до температуры каплепадения и укладывается слоями на печатную платформу, образуя объемную модель [4].
Аддитивное производство восковых моделей становится все более востребовано в литейной промышленности. Преимуществом данной технологии является возможность избежать трудоемкого и долгого процесса изготовления модельной оснастки. Это позволяет уменьшить затраты промышленных предприятий при изготовлении литых изделий (рисунок 2).
Для получения выплавляемых моделей по FDM-процессу целесообразным является использование гранулированных восковых составов, минуя промежуточный этап создания филаментов на их основе.
При модернизации машин аддитивного производства по технологии FDM в качестве печатного блока устанавливается сборная конструкция с шестеренчатой подачей гранулированного материала и бункерным устройством и бункером (рисунок 3) состоящая из: 1 — шаговый двигатель; 2 — установочная площадка; 3 — сопло экструдера; 4 — шестеренчатая передача; 5 — крепеж; 6 — корпус шестеренчатой подачи модельного воскового состава; 7 — бункер; 8 — крышка бункера.
При установке экструдера на машину аддитивного производства используется установочная площадка. Она имеет разную конфигурацию в зависимости от вида машины аддитивного производства. В корпусе экструдера находятся два отверстия, в которые устанавливаются нагревательный элемент и термистор. Нагревательный элемент находится в механизме подачи, где обеспечивает температуру каплепадения воскового модельного состава. Гранулированный восковый модельный состав загружается в бункер с возможностью настройки температуры подогрева, где под тяжестью своего веса осаждается в механизм подачи.
В корпусе механизма подачи находятся две шестерни, ведущая и ведомая. Ведущая приводится в движение шаговым двигателем, и за счет вращения шестеренчатой передачи восковой модельный состав экструдируется через сопло. Шестеренчатая передача осуществляет дозированную подачу расплавленного материала.
Применение подобных узлов машин аддитивного производства позволит использовать восковые модельные составы, широко применяемые в литье по выплавляемым моделям, и показывает практическую значимость аддитивной технологии в литейном производстве в условиях единичного производства модельных комплектов из современных восковых составов.
Благодаря высокой производительности систем аддитивного производства, современные литейные предприятия могут сократить время изготовления опытных образцов и малых серий отливок в разы, а порой и в десятки раз. Напечатанные из восковых составов модели отличаются высокой точностью, что позволяет получать модели сложной геометрии, которые невозможно изготовить по традиционным технологиям.
