
Используется покрытый (оболочковый) песок, состоящий из кварцевого песка, предварительно покрытого термопластичной фенольной смолой и отвердителем – гексаметилентетрамином. Металлическая модельная плита нагревается до 180–340 °C.
Процесс литья по оболочковым формам (горячее литьё в оболочку с использованием покрытого песка, специализирован для точного литья чёрных металлов)
Используется покрытый (оболочковый) песок, состоящий из кварцевого песка, предварительно покрытого термопластичной фенольной смолой и отвердителем – гексаметилентетрамином. Металлическая модельная плита нагревается до 180–340 °C. При контакте покрытого песка с высокой температурой смола быстро плавится, сшивается и отверждается, образуя на поверхности модельной плиты жёсткую тонкую песчаную оболочку. После извлечения оболочки две полуформы соединяются вместе, образуя полость литейной формы. Вокруг внешней стороны оболочки засыпается сухой песок для опоры перед заливкой расплавленного чугуна, что позволяет сбалансировать затраты на песчаное литьё и размерную точность прецизионного литья.
Формовочный песок: покрытый песок с мелкой зернистостью и содержанием смолы 2,5–4 %; низкая регенерируемость.
Модельная плита: разъёмная форма из литой стали или чугуна, обладающая высокой термостойкостью, износостойкостью и длительным сроком службы при многократном использовании.
Разделительный состав: стеарат кальция и силиконовое масло для предотвращения прилипания песчаной оболочки к форме.
Применяемые чёрные материалы: мелкие и средние точные детали из серого и высокопрочного чугуна, например, распределительные валы, шестерни, сёдла клапанов и корпуса гидроаппаратуры.
Пошаговая технологическая схема процесса литья по оболочковым формам
Отливки из чугуна в состоянии поставки, полученные литьём по оболочковым формам
(1) Нагрев металлической модельной плиты и нанесение разделительного состава
Нагрейте форму до 200–280 °C и равномерно нанесите разделительный состав для обеспечения свободного съёма песчаной оболочки.
(2) Нанесение песка с помощью опрокидывающегося бункера (основная операция)
Прижмите нагретую модельную плиту к бункеру для хранения песка и переверните всю сборку, чтобы полностью покрыть поверхность модели покрытым песком. Выдержите в течение 8–15 секунд. Поверхностный песок под действием тепла отверждается в жёсткую оболочку, в то время как не нагретый сыпучий песок ссыпается обратно в бункер.
(3) Дополнительное отверждение (прогар) оболочковой формы
Перенесите модельную плиту с сформированной песчаной оболочкой в печь для вторичного отверждения при 180–220 °C в течение 30–90 секунд для повышения термической прочности оболочки. Толщина оболочки контролируется в пределах 8–15 мм.
(4) Съём оболочки, изготовление стержней и сборка полуформ
Извлеките готовую полуоболочку из формы с помощью механизма выталкивания. Для деталей с внутренними полостями одновременно изготавливаются стержни из покрытого песка, затем верхняя и нижняя полуоболочки совмещаются и скрепляются вместе.
(5) Установка в опоку для усиления и заливка
Поместите собранную оболочковую форму в опоку и заполните пространство вокруг неё сухим поддерживающим песком, чтобы избежать расширения и растрескивания оболочки во время заливки. Заливайте расплавленный чугун при фиксированной температуре 1400–1460 °C.
(6) Охлаждение, выбивка оболочки и очистка
После охлаждения в течение 4–12 часов разрушьте песчаную оболочку и извлеките отливки. Удалите литники и прибыли, проведите дробеструйную очистку, дефектоскопию и окончательную механическую обработку.
Преимущества (по сравнению с обычным литьём в песчаные формы)
Значительно повышенная точность: размерный допуск CT9–CT11, стабильные размеры и отличная повторяемость при массовом производстве.
Гладкая поверхность: шероховатость поверхности Ra 6–25 мкм с минимальным пригарным слоем, что значительно сокращает припуски на токарную, фрезерную и шлифовальную обработку.
Превосходная способность формирования тонкостенных отливок: высокая жёсткость оболочковой формы обеспечивает стабильное производство чугунных отливок с тонкими стенками толщиной 2–3 мм, сложным рельефом и мелкими отверстиями.
Крайне низкий расход песка: только тонкий оболочковый слой формирует полость; расход песка составляет всего 1/10 от расхода при обычном литье в песчаные формы.
Высокая совместимость с автоматизацией: совместимость с автоматическими линиями для производства оболочковых форм в непрерывном массовом режиме.
Однородная структура отливки: контролируемая газопроницаемость оболочки значительно снижает дефекты, включая газовые раковины и шлаковые включения.