Литье по выплавляемым моделям точных отливок ответственного назначения

Литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ) изготовляют точные отливки, что требует повышенных требований к точности размеров рабочих полостей пресс-форм для изготовления выплавляемых моделей.

Многооперационность технологического процесса ЛВМ, разнообразие свойств используемых материалов, имеющих большой диапазон теплофизических характеристик, вызывает значительные трудности при расчете размеров рабочей полости пресс-формы для выплавляемых моделей.

Внедрение пресс-форм связано с неоднократной доводкой размеров их рабочих полостей после статистической обработке замеров размеров опытной партии отливок.

Доводка размеров рабочих полостей пресс-форм — длительная и дорогая операция [1, 2].

Методика расчета размеров рабочей полости пресс-формы [3] устанавливает зависимость размеров отливки. указанных на чертеже, с соответствующими размерами рабочей полости пресс-формы, При этом учитывают теплофизические характеристики материалов пресс-формы. модели, литейной формы и отливки и температурные параметры формирования размеров на каждой операции технологического процесса:

l_4k = l_1нk₁k₃/k₂k₄,                      (1)

где k_i = (1 + a_iDt), а i= 1,2, 3, 4.

L_4k — размер отливки;

l_1н — размер полости пресс-формы;

a_i — температурные коэффициенты линейного расширения–сжатия материалов: пресс-формы (a₁), модели (a₂), литейной формы (a₃), отливки (a₄);

Dt_i — интервалы температур, при которых в результате теплообмена изменяются размеры: пресс-формы (Dt₁), модели (Dt₂), литейной формы (Dt₃) и отливки (Dt_i).

Из уравнения (1) следует, что отношение размера пресс-формы к соответствующему размеру отливки — величина постоянная, равная передаточному коэффициенту формирования размера отливки:

K = l_1н/l_1k                                     (2)

Его значения определяются из отношения соответствующих коэффициентов k_i, включающих теплофизические характеристики материалов, используемых в технологическом процессе и температурные параметры формирования размеров:

К = k₂ k₄ /k₁ k₃,                            (3)

где k₁ = a₁ Dt₁;   k₂ = a₂ Dt₂;   k₃ = a₃ Dt₃;   k₄ = a₄ Dt₄.

Таким образом, для согласования размеров пресс-формы и отливки необходимо обеспечение величины К, полученной из уравнения (2) за счет подбора коэффициентов k_i, отвечающих за формирование размеров отливки на всех этапах ее изготовления.

Материалы отливки и пресс-формы задают конструкторы. Поэтому коэффициенты k₁ (пресс-форма) и k₄ (отливка) не оказывают существенного влияния на корректировку размеров отливки. Эта корректировка возможна регулировкой коэффициентов k₂ (выплавляемая модель) и k₃ (литейная форма) за счет подбора теплофизических материалов моделей (a₂Dt₂) и литейной формы (a₃Dt₃), обеспечивающих заданное значение коэффициента К.

В производственных условиях коэффициенты усадки модельного состава и расширения литейной формы выбирают по справочным данным и затем рассчитывают величину усадки модели расширения литейной формы [4].

Усадка модели

e₂ = (k₁k₃K/k₄ – 1) 100 %.         (4)

Расширение литейной формы

e_t3 = (k₂k₄/k₁K – 1) 100 %.          (5)

На основании предложенных зависимостей представлена возможность изготовления отливки с заданными по чертежу размерами без доводки размеров рабочей полости пресс-формы, осуществляя подбор теплофизических характеристик материалов выплавляемых моделей и литейной формы для обеспечения равенства величин передаточного коэффициента формирования размеров отливки К и отношения размеров пресс-формы к соответствующим размерам отливки (l_1н/l_4к).