» » Литье сплавов систем Al-Mg и Al-Zn-Mg в гипсовые формы
08.02.2017

Литьем в гипсовые формы возможно получать сложной конфигурации отливки с поверхностью повышенной точности и чистоты и со стенками толщиной до 1,5 мм. Точность получаемых отливок зависит в основном от качества изготовления модели. Лучшими материалами для моделей являются латуни и стали с хромированной поверхностью; подмодельные плиты изготавливают из алюминиевых сплавов. Для отливки небольших партий деталей пониженной точности применяют деревянные модели, покрытые водонепроницаемым лаком АК-20.
Технологический процесс производства отливок в гипсовых формах состоит из следующих операций; приготовления жидкой гипсовой массы; изготовления формы; обработки форм в автоклаве; сушки и прокаливания форм; сборки и заливки формы со сплавом.
В качестве формовочных материалов для приготовления жидкогипсовой массы используют: высокопрочный гипс марок 300, 350; кварцевый песок марок 1К025, 1К016, 1К01, асбест-антифиллит. Наибольшее применение нашли следующие составы гипсовых смесей:
1) для мелких и средних форм сложных и тонкостенных отливок: 80% гипса; 20% асбеста; 60—70% воды (от массы сухой смеси);
2) для средних и крупных форм: 30% гипса; 60% песка; 10% асбеста; 30—40% воды (от массы сухой смеси);
3) для изготовления стержней: 50% гипса; 40% песка; 10% асбеста; 40—50% воды.
Сыпучие формовочные материалы должны быть просеяны для удаления посторонних примесей и тщательно перемешаны. В бак механического смесителя заливают необходимое количество воды, в которую добавляют замедлитель схватывания гипса (1—2% гашеной извести), затем засыпают сухую смесь и перемешивают в течение нескольких минут до образования однородной сметанообразной массы. Хорошего качества масса не должна оседать на дно бака; в ней не должно быть воздушных пузырей и неразмешанных твердых комков. Полученную смесь необходимо использовать не позднее чем через 2—3 мин с момента приготовления.
При изготовлении формы на подмодельную плиту устанавливают модель с литниковой системой и конусную опоку. Места стыков опоки с плитой обмазывают раствором гипса в воде, а поверхность плиты, модели и опоки смазывают тонким слоем керосино-стеариновой смазки, чтобы облегчить удаление модели и опоки из формы. В подготовленную опоку осторожно (во избежание захвата воздуха) переливают жидкую гипсовую массу. После ее затвердевания опоку переворачивают и приступают к формовке второй половины формы. Стержни изготавливают аналогичным образом в металлических стержневых ящиках.
С целью увеличения газопроницаемости и податливости гипсовые формы обрабатывают паром в автоклаве (под давлением 1,2—1,4 ат) в течение 6—10 ч, затем выдерживают на воздухе в течение суток.
Сушку форм производят в печах при 350—500° С; время сушки зависит от габаритов и массы форм. Содержание влаги в материале гипсовых форм, подвергнутых пропариванию и сушке, не должно превышать 6%. Следует учитывать, что формы, прошедшие гидротермическую обработку (пропаривание в автоклаве), обладают значительно большей газопроницаемостью (в 30—50 раз) по сравнению с формами, не подвергавшимися обработке после сушки, однако их прочность (на сжатие) в два — три раза меньше и составляет примерно 5— 6 кгс/см2.
При разработке литниково-прибыльной системы отливок в гипсовые формы следует учитывать важную технологическую особенность этих форм, а именно — низкую теплопроводность гипса, вследствие чего кристаллизация отливки идет медленно, а это отрицательно сказывается на ее структуре и механических свойствах, особенно при литье сплавов с широким температурным интервалом кристаллизации (типа твердых растворов). Поэтому главное при кристаллизации — обеспечение достаточным питанием тепловых узлов. Следует широко применять холодильники, так как сушка и даже прокаливание гипсовых форм с холодильниками не приводят к растрескиванию.
Обычно при литье в гипсовые формы применяют расширяющуюся литниковую систему со следующим соотношением элементов:
Fст:Fкол:ΣFпит = 1:2:4.

Ввиду того что гипсовые формы обладают низкой теплопроводностью, размеры поперечного сечения элементов литниковой системы у них можно уменьшить (по сравнению с песчаными формами).
Литье сплавов систем Al-Mg и Al-Zn-Mg в гипсовые формы

На рис. 75 показана деталь — кожух, отлитый в гипсовую форму, из сплава АЛ8М с литниковой системой (стояк с сифонным подводом металла и два коллектора со щелевыми питателями по высоте отливки), обеспечивающей плавное поступление металла и послойное заполнение формы. В табл. 82 приведены механические свойства этой детали, полученные на образцах, вырезанных из различных зон отливки (масса детали с литниковой системой 20 кг, диаметр 140 мм, высота 520 мм, толщина 9 мм).
Для получения тонкостенных отливок гипсовые формы нагревают до 100—200° С, а также производят заливку методом вакуумного всасывания при разрежении (200—400 мм рт. ст.). Таким образом, удается получить фасонные лопатки с кромками толщиной до 0,2 мм. Применяют также центробежную заливку на машинах с вертикальной осью вращения. Заливку крупных отливок со стенкой толщиной более 10 мм следует производить в автоклаве при давлении 4—6 ат.
Литье сплавов систем Al-Mg и Al-Zn-Mg в гипсовые формы

Основными видами брака отливок при литье в гипсовые формы являются усадочные дефекты — раковины и рыхлота, а также воздушные раковины, плены, горячие трещины, незаливы тонких сечений. Основные меры борьбы с усадочными дефектами — создание наиболее благоприятных условий для питания тепловых узлов отливки и установка холодильников. Главной причиной образования горячих трещин в отливках является малая податливость гипсовых форм. Поэтому конструкция отливок должна быть технологичной, предусматривающей плавные переходы от толстых сечений к тонким. В ряде случаев можно повысить податливость формы (за счет некоторого снижения ее прочности) путем увеличения содержания кварцевого песка в смеси.
В гипсовых формах получают отливки с поверхностью повышенной точности и чистоты, механическая обработка которых минимальна или полностью исключена (различного вида крыльчатки, волноводы, приборные и корпусные детали).