Леене в черупкови форми
Черупковите форми и сърца се изработват от плакиран пясък, зърната на който са обвити с фенолформалдехидна смола. При нагряване, смолата свързва отделните песъчинки, като се образуват черупки с определена конфигурация.
Накратко, технологичният процес се реализира при следната последователност:
- нагрятите до 220-250 ºС модел и моделна плоча 1 (фиг.1а), с предварително нанесено върху тях топлоустойчиво разделително покритие, се разполагат върху обръщаем бункер 2, съдържащ плакиран пясък 3;
- бункерът заедно с моделната плоча се обръщат на 180º, при което част от плакирания пясък под въздействието на топлината образува черупка 4 (фиг.1б);
- бункерът и моделната плоча се връщат в изходно положение, като останалият в насипно състояние, неучаствал в образуването на черупката 4 (фиг.1в) плакиран пясък, отново се установява в дъното на бункера за следващо използване;
- моделната плоча и черупката се отделят от бункера и се поставят в пещ, където при температура 300-350 ºС за около 2-3 минути става окончателното втвърдяване на черупката. След това, готовата черупка се отделя от моделната плоча с помощта на избутвачи 5 (фиг.1г);
- черупковата форма се образува при свързването на две релефни полуформи (черупки) с дебелина на стените 5-15 mm. Преди затварянето на отделните черупки в тях се разполагат и черупковите леярски сърца, изработени по подобен начин. Формата 6 (фиг.1д) се поставя в контейнер 7 и пространството между тях се запълва с пясък, чакъл или метални дробинки 8. Така укрепената форма се предпазва от евентуално разрушаване при заливането с метал.
Фиг.1. Последователност на изработване на черупкова форма
Предимствата на черупковото леене са: високо качество на отливките - те са точни и с чиста повърхнина, намален разход на формовъчни материали, добра производителност, необходимост от малки производствени площи за реализация на метода, лесно отделяне на готовите отливки от формата и ниски разходи за почистване на отливките.
Недостатък на метода е високата цена на смолата и оборудването. Условията на труд в много от случаите са влошени.
Леенето в черупкови форми не се използва за изработване на едри и тежки отливки. Най-изгодно е при едросерийно и масово производство на отливки от стомана, чугун и цветни сплави.
Леене със стопяеми модели
При този метод (фиг.2), известен още като прецизно леене, моделът на отливаното изделие се изработва от леснотопима смес, съставена от парафин, стеарин и церезин. Стопената или нагрята до пастообразно състояние смес се пресова в метална пресформа. След втвърдяване на моделната смес, пресформата се отваря и моделът се изважда (фиг.2а). Най-често, восъчният модел се сглобява заедно с направените преди него модели на обща леякова система (фиг.2б).
Така събраният блок се покрива с топлоустойчива керамична маса (фиг.2в). Това става като моделният блок се потопява в съд със суспензия, състояща се от маршалит (смлян кварцов пясък) и свързващо вещество хидролизиран етилсиликат. Следва изваждане на моделния блок от съда, изцеждане, посипване с фин кварцов пясък и изсушаване. Тези действия се извършват няколкократно до образуването на черупка с дебелина 3-5 mm.
По-нататък, чрез загряване моделът се стопява и изтича (фиг.2г), като се образува неразглобяема черупкова форма. Формата се изпича при температура 850-900 ºС, при което изцяло се отстраняват евентуалните остатъци от моделния състав, формата придобива по-голяма якост и се създават много добри условия за движението на метала при леене.
След заливане (фиг.2д) и охлаждане на метала, формата се разрушава (фиг.2е), отливките се отделят от общата леякова система (фиг.2ж), почистват се, термообработват се и ако е необходимо се подлагат на механична обработка (фиг.2з).
Фиг.2. Схема на леене със стопяеми модели
Предимствата на метода са следните: голяма точност и ниска грапавост на отливките, възможност за изработване на сложни детайли с тънки стени (0,5-10 mm) и маса от 20 g до 100 kg, значително намаляване на механичната обработка, като в редица случаи, такава не се предвижда.
Като недостатъци на метода се посочват следните особености: изработването на формата е продължително, за всяка отливка е нужен нов модел, за формата се използват скъпи материали, необходими са специални машини и съоръжения.
Този начин на леене е икономически най-изгоден за изработване на детайли в едросерийното и масовото производство, за авиационната промишленост, автомобилостроенето, турбини и турбокомпресори и др. Извън промишленото му приложение, леенето със стопяеми модели се използва от древността до наши дни като метод за получаване на единични или в много малко бройки художествени и монументални отливки.
Леене с противоналягане
Леенето с противоналягане е метод, разработен в България от акад.Балевски и проф.Димов.
На фиг.3 е показана схематично работата на една машина за леене с противоналягане. Резервоарът 1 е напълнен с течен метал. Резервоарът заедно с формата 3 и леяковата тръба 2 са херметично затворени. Чрез сгъстен въздух през вентила "а" в цялата система се създава определено налягане P1 по-голямо от атмосферното. След това, като се затвори вентилът "б" и се отвори вентилът "с" се създава разлика в налягането в резервоара за течен метал 1 и в камерата 4, където се намира формата. Разликата P1-P2 предизвиква движение на метала по леяковата тръба 2 към формата. Запълването на формата става плавно и със скорост, зависеща от разликата P1-P2.
Фиг.3. Схема на леене с противоналягане
Характерното при този метод е, че кристализацията на метала протича при високо налягане (около 2 MPa). Високото налягане възпрепятства отделянето на разтворените в стопилката газове във вид на газови мехурчета и спомага за инфилтрирането на течен метал между образуващите се дендритни кристали. Така се получават висококачествени плътни и без пори отливки, с по-голяма дебелина на стената, отколкото това е възможно при леенето под налягане. Отливките могат да се подлагат на термична обработка.
Високата цена на машините и пресформите предполага използването на метода в условията на серийно и масово производство.
още теми по Материалознание 1 и 2 учебник по Материалознание 2 главна страница на CastingArea