Угар и безвозвратные потери в зависимости от рода сплава и типа плавильного агрегата 3-6%. Для сплава АК12 (АЛ2) и плавки в печах сопротивления принимаем - 5%: mу=1004·5/100= 50.2г
Таблица 6. Баланс металла на одну форму.
| составляющие | масса, кг | % |
| Годные отливки | x×m=4 0.1=0.4 | 37 |
| Брак | 0.012 | 3 |
| Литники и прибыли | 0.592 | 55 |
| Залито | 1.004 | 93.5 |
| Скрап и сливы | 0.0201 | 2 |
| Угар и безвозвратные потери | 0.0502 | 5 |
| Всего | 1.0743 | 100 |
Расчет шихтыдля плавки сплава методом подбора.
Важнейшие свойства сплава зависят от химического состава, необходимый состав можно получить путем подбора компонентов шихты с известным содержанием контролируемых элементов.
Для расчета шихты необходимо знать химический состав всех исходных шихтовых материалов и приготавливаемого сплава. Кроме того, необходимо учесть угар элементов, зависящий от типа плавильного агрегата.
Методом подбора, задаются массами компонентов шихты так, чтобы их сумма была равна 100%. Далее рассчитывают, какую долю каждого элемента химического состава вносит каждая составляющая шихты.
В числе исходных шихтовых материалов в обязательном порядке используется весь возврат производства, полученный при составлении баланса металла на одну форму (сумма брака, литников и прибылей, скрапа и сливов, выраженная в процентах). Остальные компоненты шихты выбираются и рассчитываются исходя из обеспечения заданного в технических условиях на изделие химического состава, с учетом угара элементов в зависимости от принятого плавильного агрегата. Этими компонентами являются свежие сплавы в чушках, ферросплавы и корректировки по отдельным элементам химического состава.
Примем следующие шихтовые материалы:
возврат производства, алюминий в чушках АК11М2 (Si - 10-12%, Cu - 1.5 - 3.5%, ост. Al, примеси - 3%).
Угар элементов: 1%кремния, 1%меди и 2%алюминия.
АК12 (АЛ2), состав по ГОСТ 2685 - 63:
Таблица 7. Расчет шихты для плавки сплаваАК12 (АЛ2)
| Компо-нентышихто-вых ма-териа-лов | Маркамате-риала | ГОСТ | Содер-жаниемате-риалав ших-те, % | Содержание основных элементов, % | |||||
| Al | Si | Cu | |||||||
| вкомп. | вших. | вкомп | вших | вкомп | вших | ||||
| Возвратпроизв. - | 60 | 86 | 51.6 | 12 | 7.2 | 0.6 | 0.036 | ||
| Алюминийв чушках | АК11М2 | 2685-63: | 40 | 86 | 34.4 | 12 | 4.8 | 1.5 | 0.6 |
| ИТОГО | 100 | 86 | 12 | 2.1 | 0.636 | ||||
| Угар | 2 | 1.72 | 1 | 0.12 | 1 | 0.00636 | |||
| 84.28 | 11.88 | 0.62 | |||||||
| Хим. со-ставпо ТУ | 84-86 | 10-13 | 0.6 | ||||||
Формовка. Заливка форм.
Оболочки формуют в целях предотвращения трещинообразования и разрушения в результате заливки. Наиболее распространена засыпка оболочки сухим наполнителем и прокалка или предварительно нагретым наполнителем перед заливкой. Огнеупорным наполнителем служит обычный кварцевый песок, но необходимо учитывать, что при нагреве кварцевый песок растрескивается, создавая дополнительное давление на оболочку, следовательно, лучше наполнять уже нагретым песком или шамотом, не подвергающимся растрескиванию.
Последовательность формовки:
В контейнер на дно насыпается наполнитель
1. Устанавливается модельный блок, причем верхний уровень должен быть равен уровню контейнера.
2. Верх литника накрываем колпачком.
3. Наполняем.
4. Уплотняем на встряхивающей машине с амплитудой колебания 0.5-0.6 1000 ударов в минуту.
При использовании в качестве наполнителя кварцевого песка сначала нужно проводить медленный нагрев 200С в мин. до 7000С, а после 500Смин. до 800 - 9000С. Выдержка около часа.
После этого оболочка подается под заливку.
При этом для различных сплавов различна температура подачи под заливку: сталь и чугун 800 - 9000, для никелевых сплавов 900 - 1000, медных - 600 - 700, алюминиевых, как в нашем случае 200 - 2500С.
Материал модели.
В производстве художественных отливок в основном используются воскообразные составы с tпл< 1000С (» 850), что позволяет удалять массу из формы не только горячим воздухом, но также горячей водой или паром. Эти воскообразные составы используют, как в расплавленном, так и в пластифицированном, пастообразном состоянии. При пластификации замешивается 12 - 16% воздуха, при нагревании воздух расширяется, компенсируя усадку.
Главными составляющими являются: парафин, стеарин, натуральный и синтетический церезин, буроугольный или горный воск, сложные эфиры высших кислот и редко натуральный воск.
Добавки, улучшающие прочность и теплостойкость: кубовые остатки термического крекинга парафина, касторовое масло, этилцелюлоза, полиэтилен….
В расплавленном состоянии модельные составы должны обладать хорошей жидкотекучестью (для четкого отпечатка) tпл. не должна быть выше 800С, а температура размягчения не выше 35 - 450С.
Усадка состава при охлаждении должна быть стабильной и минимальной.
Модельный состав не должен прилипать к полости пресс-формы и не вступать в химическое взаимодействие с материалом пресс-формы.
После заполнения и затвердевания пресс-формы модельный состав должен быть прочным и твердым.
Модельный состав должен обеспечивать соединение частей модели и сборку спайкой и склеиванием, хорошо смачиваться суспензией, не растворяясь и не вступая с ней в химическое взаимодействие.
Плотность модельного состава должна быть минимальной <1.
Свойства не должны изменяться при повторном использовании
Модельный состав должен быть безвредным для рабочих и окружающей среды, не содержать дефицитных составляющих. Технология его изготовления и из него модели должна быть простой.
Таблица 8. Модельные составы и их технические характеристики.
| Обозначение | Т0С | sизгМ/Па | Зольность%не более | свободн. лин. усадка % | |||
| Каплепад. | Теплоуст | Расплав | Пастоообр. | ||||
| П25Б35Тэ5 | 77 - 65 | 40 | 4.8 | 0.15 | 0.3 - 1.5 | 0.8 - 0.9 | |
| П70Б15Т15 | 74 - 79 | 32 | 3.5 | 0.15 | 1.2 - 1.3 | 0.7 - 0.8 | |
| П59Б25Псм15 | 75 - 85 | 33 | 3.0 | 0.15 | 1.1 - 1.5 | 0.7 - 1.0 | |
| П40Ц45Б10Пэв5 | 75 - 85 | 35 | 5 | 0.15 | 1.1 - 1.3 | 0.7 - 0.8 | |
| П60Ц22Б10Пэв8 | 78 - 90 | 33 | 4.5 | 0.1 | 1.3 - 1.5 | 0.7 - 0.8 | |
| П70Цс13Б12Ко5 | 70 - 82 | 31 | 3 | 0.02 | 1.2 - 1.4 | 0.6 - 0.8 | |
| П67Ц25Пэв8 | 75 - 80 | 40 | 5 | 0.02 | 1.2 - 1.5 | 0.9 - 1.1 | |
| П50С50 | 47.5 - 53 | 30 | 2.4 | 0.03-0.01 | 1.3 - 1.5 | 0.8 - 1.1 | |
| Р3 | 77 - 84 | 39 | 3.1-4 | 0.12 | 1.04 | ||
П - парафин, Б - буроугольный воск, Т - торфяной воск, Тэ - трителоамин, Псм - пластичный смазочный материал, Ц - церезин, Пэв - полиэтиловый воск, Цэс - синтетический церезин, Ко - кубовые остатки термического крекинга парафина, С - стеарин.
Используем модельный составР3:
Парафин 50-60%, синтетический церезин 20-24%, кубовые остатки термического крекинга парафина 4-6%, буроугольный воск 10-14.
Легкоплавкие модельные составы приготавливают расплавлением составляющих в водных или масляных банях с электроподогревом. Исходные материалы перед загрузкой измельчают до размеров 30 - 50 мм.
Материалы загружаются в порядке возрастания температуры растворимости.
Расплавленный модельный состав перемешивают и фильтруют через металлическую сетку с размером ячейки 0.2. Пастообразный на мешалке со скоростью 2800 оборотов в минуту.
Материал пресс-формы и технология ее изготовления.
Гипс в природе существует в виде двугидрата CaSO4×2H2O (гипсовый камень). В нем содержится около 21% воды. При нагреве происходит его обезвоживание, образование полугидрата, содержащего 6.6% H2O - CaSO4×0.5H2O. Теоретически реакция разложения двугидрата происходит при t=1070С: CaSO4×2H2O ® CaSO4×0.5H2O + 5 H2O
При этом в зависимости от способа нагрева образуется aполугидрат - высокопрочный гипс или b - строительный.
При дальнейшем нагреве от 107 до 3000С происходит дальнейшее обезвоживание, образуется ангидрид CaSO4.
При 300 - 4000 происходит полное удаление воды с образование нерастворимого и растворимого ангидрида.
При 400 - 4500 гипс переходит в модификацию гидрида, который практически не реагирует с водой.
Для изготовления пресс - форм для художественных изделий рекомендуется использовать гипс марки Г - 16-25БIII (высокопрочный гипс с нормальным сроком твердения, тонкого помола),
Смешивание жидких и твердых фаз лучше всего производить в миксере с частотой вращения 200 - 400 оборотов в минуту в течении 3 - 4 минут, так как при ручном смешивании замешивается кислород.
Сухую гипсовую массу добавляют в воду: на 1 кг сухой массы дают 360 - 400 мл воды.
Добавки кремний кислого натра и борной кислоты способствуют удалению кислорода из массы, а добавка фосфорной кислоты повышает ее жидкотекучесть.
Если по каким либо причинам надо увеличить время загустевания к массе добавляют столярный клей 1 - 2% от массы воды, буру 0.25 - 0.3%, борную кислоту 1.5 - 2%.
Для особой прочности гипс замешивается на жидкости, состоящей из 4 объемов воды и 1 объема насыщенного раствора буры.
Изготовление гипсовых пресс-форм.
1). Так как эталон имел неразъемную форму, необходимо было изготовить фальшивые части формы. Для этой цели был использован скульптурный пластилин.
2). Установка обечаек.
3). Подготовки модельной оснастки (смазываем эталон, подмодельную плиту и обечайки разделительным составом, это может быть раствор ПАВ, силикон и т.д.).