Этот метод литья, также известный как "Шоу-процесс" (запатентованный английским инженером Шоу), позволяет получать отливки высокой точности с чистой поверхностью и улучшенными механическими свойствами, массой от 0,2 до 10 000 кг.
Этапы технологического процесса:
-
Приготовление гидролизованного раствора этилсиликата:
- Используется тот же метод, что и при литье по выплавляемым моделям (однофазный способ).
-
Подготовка огнеупорных материалов:
- Стандартная смесь состоит из маршаллита и кварцевого песка в соотношении 3:1.
-
Изготовление суспензии:
- Гидролизованный этилсиликат смешивается с огнеупорными наполнителями в соотношении 1:(3,5…4,5).
- На этапе перемешивания добавляются гелеобразователи, которые ускоряют процесс затвердевания. К ним относятся:
- Растворы щелочей.
- Карбонат аммония.
- Триэтаноламин.
- Порошки магнезита и другие вещества с основными свойствами.
-
Заливка и гелеобразование:
- Полученная суспензия заливается в опоку с моделью или в стержневой ящик.
- В течение заданного времени суспензия переходит в студенистое (гелеобразное) состояние, а затем затвердевает.
-
Извлечение модели:
- После полного затвердевания смеси модель извлекается из формы, а стержень – из стержневого ящика.
-
Термическая обработка формы:
- Выжигание летучих составляющих: Затвердевшая форма (стержень) помещается в горячую печь, в пламя горелки, или поджигается. При этом спирт, содержащийся в этилсиликате, испаряется и воспламеняется. В результате на поверхности формы образуется сеть микротрещин.
- Свойства микротрещин: Эти микротрещины улучшают технологические характеристики формы, такие как газопроницаемость и податливость, при этом практически не влияя на качество поверхности отливки.
- Прокаливание: После выгорания спирта керамическая форма (стержень) прокаливается при температуре 900…950 °С.
-
Заливка металла:
- Металл может заливаться как в горячие, так и в холодные керамические формы.
Ключевые особенности и преимущества:
- Высокая точность размеров: Отливки имеют точные геометрические параметры.
- Чистая поверхность: Поверхность отливок получается гладкой, что снижает затраты на последующую механическую обработку.
- Высокие механические свойства: Получаемые отливки обладают улучшенными прочностными характеристиками.
- Широкий диапазон массы отливок: От 0,2 до 10 000 кг.
Дефекты:
Как и другие виды литья, литье по постоянным моделям в керамических формах имеет свои характерные дефекты, помимо общих, присущих всем методам литья.
Дефекты, присущие Шоу-процессу, часто связаны с особенностями используемых огнеупорных материалов и процесса формирования формы. Одним из распространенных дефектов является образование пригара – налипание металла на поверхность формы, что ухудшает чистоту поверхности отливки. Это может быть вызвано недостаточной термостойкостью огнеупора или высокой температурой заливаемого металла.
Другой специфический дефект – коробление формы. Оно может возникать в процессе термической обработки, особенно при неравномерном нагреве или охлаждении. Это приводит к искажению геометрии формы и, как следствие, к бракованным отливкам. Также могут наблюдаться трещины на поверхности формы, возникающие из-за термических напряжений или механических воздействий при извлечении модели.
Кроме того, важно контролировать газопроницаемость формы. Недостаточная газопроницаемость может привести к образованию газовых раковин в отливке, когда газы, выделяющиеся при кристаллизации металла, не могут покинуть форму. С другой стороны, слишком высокая газопроницаемость, обусловленная избыточными трещинами, может вызвать прожоги или залипание песка, если не использовать правильные огнеупорные наполнители.
Особое внимание следует уделять чистоте используемых материалов. Присутствие посторонних примесей в огнеупорной смеси или в гидролизованном растворе этилсиликата может привести к образованию неметаллических включений в отливке, что негативно сказывается на ее механических свойствах. Тщательный контроль качества сырья и соблюдение технологических параметров на всех этапах процесса являются залогом получения высококачественных отливок.