Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Фасонные отливки ответственного назначения из черных и цветных сплавов находят широкое применение в таких основополагающих отраслях промышленности, как машиностроение, авиа- и ракетостроение. При этом, с развитием техники к отливкам предъявляются все более ужесточающиеся требования по геометрической точности, прочности и надежности в эксплуатации. Наряду с повышающейся конкуренцией в производстве фасонного литья, важное значение приобретает себестоимость литой продукции и сроки ее изготовления [1].
В связи с этим, актуальными становятся задачи по разработке комплекса технологических решений, направленных на обеспечение требуемого качества с одновременным снижением себестоимости и сроков производства отливок ответственного назначения за счет использования аддитивных технологий в качестве инструмента для создания разовых моделей и модельной оснастки на этапе подготовки производства [2].
В современном аддитивном производстве по технологии FDM для создания моделей с различными технологическими свойствами используется широкая номенклатура полимерных материалов [3]. Для применения в технологическом процессе литья по выплавляемым моделям материалы должны обладать следующими основными свойствами:
наиболее низкая температура плавления/каплепадения (для возможности использования моделей в стандартном технологическом процессе литья по выплавляемым моделям совместно с восковыми элементами литниково-питающей системы) [4];
низкой остаточной зольностью после режимов прокалки керамических блоков [5];
малым коэффициентом линейного расширения при режимах вытопки модельных блоков для обеспечения целостности керамической оболочки [6].
К наиболее перспективным материалам для получения удаляемых моделей можно отнести следующие полимерные композиции: PLA, HIPS, SBS, ABS и PMMA. Данные материалы широко распространены в современном аддитивном производстве по технологии FDM и могут выступать в качестве модельных материалов в условиях прямого выжига из керамической огнеупорной формы. Графическая зависимость остаточной зольности полимерных материалов от плотности опорных структур приведена на рисунке 1.
На графической зависимости отчетливо прослеживается малые значения зольности у материалов на основе полилактида (PLA) и полиметилметакрилата (PMMA), тогда как у полимерных материалов на основе ударопрочного полистирола (HIPS) и акрилонитрилбутадиенстирола (ABS) наблюдаются повышенные значения зольного остатка в керамической огнеупорной форме. Таким образом, перспективными материалами для аддитивного производства моделей в технологическом процессе ЛВМ можно считать материалы на основе полилактида и полиметилметакрилата с соблюдением следующих условий:
Однако, в современном литейном производстве зачастую используются комбинированные модельные блоки, состоящие из полимерных моделей и стандартизированных элементов литниково-питающих систем, выполненных из модельных восков, применяемых для серийного производства отливок в условиях стандартного технологического процесса предприятия. Таким образом, при производстве керамических огнеупорных форм в условиях действующих технологических процессов предприятия, выполнить операцию выжига полимерной модели (совмещенную с режимом прокалки керамической оболочки) не представляется возможным без предварительной операции вытопки модельного состава.
Для получения крупногабаритных фасонных моделей наиболее целесообразным является использование комбинации материалов, где в качестве материала опорных структур и внутренней оболочки применяется воско-полимерная композиция из наполненного воска с добавлением полимерных материалов на основе полилактида и полиметилметакрилата, а для создания внешней оболочки используются наполненные воска близкие по составу к литейным и имеющие температуры начала каплепадения от 80 ºС.
На рисунках 2 и 3 представлена структура получаемой модели в автоматизированной системе подготовки управляющих программ “PolygonX”.
На рисунках 2 и 3 показано расположение внутреннего каркаса вместе с опорной структурой модели из тугоплавкой воско-полимерной композиции и внешней оболочки, выполненной из наполненного модельного воска.
Использование воско-полимерных моделей, полученных средствами аддитивных технологий, в стандартном технологическом процессе предприятия позволяет:
