1.2.4 Литьё по выплавляемым моделям
Обычно, трудности создания формы связаны с необходимостью извлечения модели из формы после ее уплотнения или затвердевания. Понятно, что не любая модель может быть извлечена и в ряде случаев желательно, чтобы после формовки модель как бы исчезла,"испарилась", освободив полость под заливку жидкого металла. С древнейших времен известно литье по выжигаемым моделям, когда модель, выполненная из дерева или другого органического материала, выжигалась из формы при ее прокаливании на огне. Но такой метод литья может быть оправдан только при создании уникальных художественных отливок, так как изготовление новой модели было бы чрезвычайно трудоемко.
В настоящее время модели изготавливаются из легкоплавкого материала - смеси стеарина и парафина, которая извлекается из формы выплавлением.
Изготовление модели осуществляется отливкой в специальной металлической форме (2) (рис.4.5), которая выполняется с высокой точностью и поверхность ее полируется.
Полученные модели (восковки) (3) собираются в куст на модель литниковой системы (4) выполненной также из лекгоплавкой смеси парафинов. Сборка их весьма проста, так как они легко соединяются местным расплавлением контактных зон, что производится нагретым ножом (шпателем) (5).
Полученная групповая модель погружается в суспензию, состоящую из мелкомолотого кварцевого песка и связующего (этилсиликат) (6). На поверхности модели многократным окунанием в суспензию и взвесь песка (7) и высушиванием создается толстая (4-8мм) керамическая корка. Извлечение модели из корки производят выплавлением (9) в горячей воде, а остатки парафина удаляются при последующем прокаливании формы (10). Перед заливкой металла форма устанавливается в ящик и засыпается песком (11).
Рис.5.
Преимуществом данного вида литья является возможность получения чрезвычайно сложных по форме отливок (например, турбинных лопаток). Так как форма может быть получена из любой жаропрочной керамики, то нет ограничений по температуре плавления заливаемого металла. Высокая точность и низкая шероховатость поверхности получаемых изделий обеспечивается применением тонкодисперсных материалов для изготовления керамической формы. В основном применяется для отливки изделий из стали, жаропрочных сплавов (детали двигателестроения, турбин и т.д..). Метод не позволяет получать крупногабаритные изделия, хотя в художественном литье возможности метода при создании уникальных изделий неограничены. В этом случае модель (восковку) изготавливает художник вручную.
Литье под давлением.
Наиболее точный метод литья, обеспечивающий получение отливок, во многих случаях не требующих дополнительной механической обработки, является литье под давлением. В этом случае расплавленный металл впрыскивается в форму и застывает под давлением от 20 до 1000 ати, что обеспечивает получение низкой пористости металла (рис.6). Однако стенки формы подвергаются чрезвычайно высоким тепловым нагрузкам, поэтому в прессформах из сталей отливают таким методом сплавы на основе алюминия, цинка, меди. Литье стали таким методом возможно только в формы, выполненные из жаропрочных сплавов на основе молибдена. Трудности изготовления формы, ее высокая стоимость делают рациональным применение этого способа в серийном - массовом производстве, Обычно это металлические детали бытовой техники (замки, ручки дверей и окон, детали автомобилей, шасси радиоэлектронной аппаратуры и т.д.).
Рис.6.
Сравнительные характеристики различных методов литья. Таблица 1.
2.1.Технология обработки металлов давлением
Благодаря пластичности металлов, проявляющейся при деформации в холодном или горячем состоянии, можно изменять форму исходной заготовки, полученной, естественно, каким либо другим методом.
Возможность обработки металлов давлением во многом определяет их широкое применение. Это технологическое свойство настолько существенно, что когда-то даже было основой определения металла (Металл - это светлое тело, которое можно ковать).
При пластической деформации металла происходит смещение атомных слоев друг относительно друга внутри кристаллов и смещение кристаллов относительно друг друга. Важной особенностью этого вида деформации является отсутствие разрушения. Конечно разные металлы и их сплавы обладают различной способностью деформироваться без разрушения.
Пластичность металлов оценивается величиной относительного удлинения стандартного образца при разрыве. Эта величина у пластичных металлов колеблется от 10 до 50 %. В настоящее время разработаны сверхпластичные сплавы, относительное удлинение которых при разрыве может достигать сотен процентов.
К сплавам, обладающим высокой пластичностью, которые могут обрабатываться методами давления относятся: низкоуглеродистые стали, сплавы алюминия, меди (латуни), многие легированные стали.
Пластичность металлов существенно увеличивается при их нагреве, поэтому обработку давлением в основном производят в "горячем" состоянии. При нагреве кроме того существенно снижается прочность металлов, поэтому усилия для их деформирования значительно ниже, что позволяет применять более простое оборудование и инструмент.
Наиболее распространенными технологическими методами обработки металлов давлением являются: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка.