Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Сущность способа литья по выплавляемым моделям (ЛВМ) состоит в том, что модель изготавливают из такого материала, который без разрушения формы можно выплавить или растворить с целью получения неразъемной формы. Это обеспечивает высокую геометрическую точность и качество поверхности отливок. Чаще всего для изготовления модели используют легко выплавляемую воскообразную массу.
Разовые модели отливки изготавливают в пресс-формах путем заливки или запрессовки шприцем модельной массы. Затем модели собирают в блоки. На поверхность модельного блока окунанием наносят слой жидкой смеси — суспензии, состоящей из пылевидного огнеупорного материала и связующего. В качестве связующего чаще всего применяется этилсиликат (ЭТС) и жидкое стекло. Полученный слой смеси обсыпают зернистым огнеупорным материалом и сушат. Затем наносят новый слой суспензии и снова обсыпают зернистым огнеупорным материалом. В результате получают 4–6-слойную оболочку на поверхности блока моделей. После этого выплавлением или растворением в горячей воде из оболочки удаляют модель. Полученную многослойную оболочковую форму заформовывают в сыпучем огнеупорном наполнителе в опоках из жаростойкой стали. Для удаления из оболочковой формы влаги и остатков модельной массы, ее прокаливают в печах при температуре 800–1000 °С. Прокаленную оболочковую форму в нагретом состоянии заливают расплавом.
В литейных цехах на различных машиностроительных предприятиях в качестве связующего материала применяют этилсиликат (ЭТС-32, ЭТС-40) — кремнийорганическую жидкость, представляющую собой смесь эфиров поликремниевых кислот. Сам по себе ЭТС не является связующим. Чтобы получить связующее, необходимо провести гидролиз. ЭТС гидролизуют водой в присутствии органических растворителей (спирты, ацетон и их смеси), а для ускорения реакции применяют катализатор (соляная и серная кислота). Сущность реакции гидролиза состоит в том, что в процессе химической реакции этоксильные группы замещаются на гидроксильные. В результате реакции гидролиза получают коллоидные растворы кремнекислот (золи), которые при сушке и прокаливании форм соединяют зерна огнеупорной основы суспензии [1, 2].
Одним из направлений решения проблемы сокращения длительности процесса изготовления оболочковых форм является применение новых связующих материалов.
Проводились работы по применению технологического процесса изготовления оболочковых форм с использованием в качестве связующего кремнезоля марки «Сиалит 20» (изготовитель ЗАО «Сиалит», г. Елабуга) в концерне «Тракторные заводы» г. Чебоксары.
«Сиалит20» по стоимости в пять раз дешевле этилсиликата, экологически чистый материал, удобен при приготовлении суспензии, так как исключается операция гидролиза, длительное время сохраняет свои свойства неизменными. Он относится к группе силикатных связующих — кремнезолей с низким содержанием щелочных соединений и имеет высокий силикатный модуль (25 ед.), что обеспечивает высокую термостойкость и огнеупорность оболочек. При использовании этого связующего отливки получаются с чистой поверхностью, а керамика легко отделяется [3].
«Сиалит 20» представляет собой водную дисперсию очень маленьких частиц SiO2 размером 8–12 нм, которые связаны друг с другом и способны образовывать связи со всеми огнеупорными оксидами, применяемыми в литье по выплавляемым моделям. «Сиалит 20» — жидкость слабо-желтого или серого цвета без видимых механических примесей и включений. Массовая доля SiO2 — 20–22 %; плотность 1,133–1,135 г/см3; pH=9,5–10,5; кинематическая вязкость — 10 мм2/с; краевой угол смачивания составляет 90°, время падения пены 10–15 с.
Частицы «Сиалит 20» не скапливаются и не осаждаются, так как каждая частица имеет отрицательный заряд. Из-за своей низкой вязкости (подобно вязкости воды) «Сиалит 20» является хорошим связующим, в котором наполнитель из огнеупорных оксидов находится во взвешенном состоянии. После испарения воды частицы связующего связываются с керамическими частицами и друг с другом, образуя «клей», который скрепляет керамическую форму. Сформировавшись, эта связка становится водонепроницаемой, что позволяет наносить последующие слои. Связка сохраняется и даже упрочняется после прокалки керамической формы перед заливкой расплавом.
По ряду свойств «Сиалит 20» превосходит ЭТС, обеспечивает повышенную газопроницаемость керамической формы, меньшую склонность к растрескиванию, а также невоспламеняем и нетоксичен.
Испытание технологии изготовления оболочковых форм с использованием «Сиалит 20» показало, что формы можно изготавливать различными способами: единые из суспензий на основе связующего «Сиалит 20»; комбинированные — первый слой из суспензии на основе «Сиалит 20» и последующие слои на основе жидкостекольной суспензии или алюмомагнийборатфосфатного связующего.
Огнеупорная суспензия на основе современного связующего «Сиалит 20» изготавливается по следующей технологии [4].
При изготовлении оболочек из суспензии на основе «Сиалит 20» значительно снижается стоимость отливок, упрощается процесс приготовления огнеупорной суспензии, обеспечивается ее стабильность по качеству, а также увеличивается срок живучести огнеупорной суспензии до 4–5 суток. Прочностные и термомеханические свойства оболочек удовлетворительные. Повышается качество поверхности отливок, отсутствует пригар.
Недостаток суспензии на основе кремнезоля — недопустимость ее хранения при отрицательных температурах из-за потери связующим своих исходных свойств.
Однако, несмотря на указанный недостаток, применение связующего материала «Сиалит 20» для изготовления оболочковых форм при литье по выплавляемым моделям является перспективным направлением.
