ПРОЦЕС ЛИТТЯ ЗА ГАЗИФІКУЮЧИМИ МОДЕЛЯМИ (ОБОЛОЧКОВЕ ЛИТТЯ) 

Оболонкове лиття підходить для великосерійного виробництва дрібних та середніх високоточних деталей із високоміцного чавуну, сталі та алюмінієвих сплавів, включаючи серійне виробництво прецизійних корпусів клапанів та корпусів редукторів із високоміцного чавуну марок QT400-18 та QT600-3. Точність розмірів і якість поверхні виливків, отриманих за цим процесом, значно перевершують виливки, виготовлені з використанням глинистого піску і звичайного смоляного піску, що холодно-твердіє.

Принцип формування оболонки

Покритий пісок виробляється з використанням твердої фенольної смоли, попередньо нанесеної на зерна піску. Коли сухий покритий пісок стикається з гарячим металевим оснащенням при температурі 180–250 °C, поверхнева смола плавиться і вступає в реакцію зшивання під дією затверджувача, утворюючи тверду, неплавку та нерозчинну тонку піщану оболонку. Непрогрітий сипкий пісок може бути регенерований та використаний повторно. Під час заливки тонка оболонка нагрівається, смола вигоряє та розкладається, а форма мимоволі руйнується, що забезпечує легке вибивання та очищення виливків.

Рецептура сировини для покритого піску спеціально призначеного для оболонкового лиття.

Основний пісок: окатаний митий кварцовий пісок із вмістом глини ≤ 0,3%; для сталевих виливків застосовується цирконовий пісок або хромітовий пісок для запобігання дефектам розширення.

Сполучна: термопластична фенольна смола, що додається в кількості 1,0-3,0% від маси піску (спеціально для лиття оболонки).

Затверджувач: гексаметилентетрамін (ГМТА), що додається в кількості 10-15% від маси смоли.

Змащення: стеарат кальцію для покращення плинності піску та запобігання прилипання до оснастки.

Функціональні добавки: добавки з низьким газовиділенням та протинавуглецювальні добавки, що додаються в слідових кількостях у міру необхідності.

Ключова відмінність: холодно-твердне смоляний пісок змішується безпосередньо на місці (основний пісок + рідка смола + затверджувач змішуються безпосередньо перед використанням). Покритий пісок для оболонкового лиття це фабрично виготовлений сухий пісок; на місці потрібно лише нагрівання для формування, без змішування смоли на майданчику.

1 Підготовка металевого оснащення

Прецизійно оброблені роз'ємні форми зі сталі або алюмінієвого сплаву оснащуються вбудованими нагрівальними каналами для підтримки постійної температури 180–250 °C. Точність оснастки безпосередньо визначає розмірні допуски виливків, із заздалегідь врахованими усадкою та припусками на механічну обробку.

2 Нанесення піску та формування оболонки

Перевертання бункера для повного покриття поверхні гарячої металевої оснастки покритим піском.

Витримка протягом 60-120 секунд для затвердіння поверхневого шару піску на оснастці та формування рівномірної тонкої оболонки.

Перевертання оснастки та висипання непрогрітого сипучого покритого піску для повної рециркуляції, із збереженням тільки затверділої піщаної оболонки, прикріпленої до поверхні оснастки.

3 Вторинне повне затвердіння

Тонкі піщані оболонки направляються в піч для додаткового нагріву для завершення зшивання смоли, усунення внутрішніх напруг, запобігання відшаровуванню та розтріскування під час заливки та підвищення загальної міцності в сухому стані.

4 Зняття оболонок, складання форми та армування

Зняття затверділих піщаних оболонок з оснастки для отримання верхньої та нижньої половин оболонки. Вирівнювання, склеювання та фіксація двох половин. Для виливків з відносно товстими стінками оболонкова форма міститься в опоку і заповнюється підтримуючим наповнювачем для запобігання розширенню та деформації оболонки під час заливання.

5 Плавка та заливання

Розплавлений чавун, сталь та алюмінієвий сплав заливаються рівномірно при заданих технологічних температурах. Щільна та гладка порожнина оболонкової форми характеризується контрольованим газовиділенням, що значно знижує дефекти, включаючи газові раковини, пригар та проникнення металу.

6 Охолодження, вибивання та очищення

Після повного охолодження виливків смоляна плівка втрачає міцність зчеплення з-за карбонізації за високої температури, і піщана оболонка мимоволі руйнується. Виливки можуть бути відокремлені за допомогою вібрації. Після дробоструминної обробки на поверхнях залишається лише невелика кількість залишкового піску, що вимагає мінімального припуску на механічну обробку.

7 Регенерація відпрацьованого піску

Відпрацьований пісок покритий залишками карбонізованої смоли, які мають бути видалені шляхом високотемпературного випалу при температурі вище 700 °C для регенерації. Регенерований пісок забезпечує стабільні характеристики, проте енергоспоживання та капітальні витрати на регенерацію вищі, ніж для глинистого піску.

Ключові відмінності: оболонкове лиття проти звичайного смоляного піску, що холодно-твердіє.

Механізм затвердіння:

Оболонкове лиття: термічне затвердіння; швидке формування протягом кількох секунд з використанням гарячих металевих форм.

Холодно-твердний смоляний пісок: хімічне самозатвердіння при навколишньому середовищі; затвердіння при кімнатній температурі з каталізаторами цикл формування займає десятки хвилин.

Форма:

Оболонкове лиття: тонка порожниста піщана оболонка товщиною 6-20 мм, надзвичайно низька витрата піску.

Холодно-твердіючий смоляний пісок: цілісна важка форма з великою витратою піску.

Оснащення:

Оболонкове лиття: високоточні металеві форми, що нагріваються, з високими капітальними витратами.

Холодно-твердіючий смоляний пісок: дерев'яні або металеві форми прийнятні, нагрівання не потрібно.

Виробнича застосовність:

Оболонкове лиття: автоматизовані лінії для серійного виробництва дрібних та середніх точних деталей.

Холодно-твердіючий смоляний пісок: одиничне та дрібносерійне виробництво великих товстостінних виливків.

Точність поверхні:

Оболонкове лиття: клас допуску CT7–CT9, шорсткість поверхні Ra6,3–12,5 мкм, чітке формування складних тонкостінних внутрішніх порожнин.

Холодно-твердіючий смоляний пісок: клас допуску CT9-CT11, якість поверхні поступається оболонковому литтю.

Переваги оболонкового лиття

1 Висока точність розмірів та відмінна якість поверхні значно скорочують припуски на механічну обробку та знижують витрати на обробку.

2 ¦Сухий пісок не містить вологи, що зводить до мінімуму дефекти газових раковин у порожнині форми, що ідеально підходить для прецизійних деталей, таких як корпуси гідравлічних клапанів та канали для рідин.

3 Відмінна вибивання піщаних оболонок виключає прилипання піску та засмічення у складних глибоких отворах та дрібних внутрішніх порожнинах, значно підвищуючи ефективність очищення.

4 Висока швидкість формування: кожен цикл займає лише кілька хвилин, що сумісне з автоматизованим серійним виробництвом.

5 Затверділі піщані оболонки можуть зберігатися протягом тривалого часу без поглинання вологи або деформації, що забезпечує гнучкість виробничого планування.

Обмеження процесу

1 Загальна вартість покритого піску і металевих форм, що нагріваються, значно вища, ніж для глинистого піску і холодно-твердіючого смоляного піску.

2Обмежена структурна міцність піщаних оболонок робить процес непридатним для важких виливків з товщиною стінок понад 50 мм.

3 Під час високотемпературного розкладання смоли виділяються дратівливі димові гази, що потребує встановлення допоміжного обладнання для збору та очищення відпрацьованих газів.

4 Для регенерації відпрацьованого піску обов'язковим є високотемпературний випал, що призводить до високого енергоспоживання та експлуатаційних витрат.

Типові сфери застосування

Деталі з високоміцного чавуну (QT400-18, QT600-3): гідравлічні клапанні блоки, корпуси редукторів, кронштейни шасі.

Автомобільні компоненти: головки циліндрів двигунів, впускні та випускні колектори, сідла масляних ущільнень.

Дрібні та середні сталеві виливки: корпуси клапанів, пальці прецизійні для будівельної техніки.

Тонкостінні прецизійні компоненти з алюмінієвих сплавів: корпуси водяних насосів; корпуси електродвигунів.