Материал: Технология машиностроения. Проблемно-ориентированная технологическая подготовка производства энергетических установок и двигателей. Сухочев Г.А., Коденцев С.Н

вредных горючих газов, которые надо нейтрализовать, материал частично сгорает в самой форме, с образованием золы и возможностью засорения формы. Обязательно надо обеспечить возможность вытекания материала из застойных зон.

Рис. 7.4. Полистирольная модель и отливка

Обязательным требованием также является использование полуавтоматических прокалочных печей. К тому же, циклограмма выжигания полистирола несколько отличается от программы вытапливания воска. При соблюдении этих условий литье по выжигаемым полистирольным моделям гарантирует хороший результат (рис. 7.5).

Из недостатков технологии следует отметить: процесс спекания порошка - это тепловой процесс со всеми присущими ему недостатками: неравномерность распределения температурных полей по рабочей камере, по объему материала, коробление от температурных деформаций.

115

Рис. 7.5. Полистирольная модель после выращивания, инфильтрации и отливка из чугуна

Во-вторых, порошок полистирола не сплавляется, как например, порошки полиамида или металла, о которых речь пойдет ниже, а спекается, и структура модели пористая, напоминающая структуру пенопласта. Это делается специально для облегчения процесса последующего удаления материала модели из формы с минимальными внутренними напряжениями от нагревания.

Для придания прочности и удобства соединения с литниковой системой и формовки модель пропитывают составом на восковой основе. Этот процесс носит название – инфильтрация, при котором модель помещают в специальную печь и при температуре около 80°С пропитывают специальным составом (на рисунке 7.5 показаны инфильтрированные модели красного цвета, а из машины извлекаются полистирольные модели белого цвета).

При единичном и мелкосерийном литье собственно сама заливка металла происходит на установке для литья с перепадом давления, которая позволяет создать вокруг литейной формы вакуум, а сразу же после заполнения ее металлом «поддавить» избыточным давлением аргона только что залитый металл. Вакуум можно создавать и внутри литейной формы, и в плавильной камере. Установки для литья обладают индукционным нагревом и 10-ти литровым

116

графитовым тиглем (это соответствует 27 кг AL, или 87 кг Бронзы). Сама плавка происходит в среде инертных газов.

Аддитивные технологии позволяют выполнять ранее не решенные задачи, «выращивать» литейные модели и формы, которые невозможно было изготовить традиционными способами, значительно сократились сроки изготовления оснастки. Совершенствование технологий вакуумного литья по формам и моделям, полученным с использованием аддитивных технологий, дало возможность уменьшить время изготовления опытных образцов новых изделий в несколько раз, а при выпуске серийной продукции – на порядок.

Уход от традиционных технологий, применение новых методов получения литейных синтезированных форм и моделей за счет технологий послойного синтеза дало возможность резко сократить время на создание новой продукции. В качестве примера: характерная для автостроения деталь – блок цилиндров. Для изготовления первого опытного образца традиционными методами требуется не менее шести месяцев, при этом основные затраты времени отводятся на получение модельной оснастки для литья в земляные формы.

Использование для этой цели по технологии Quick-Cast выращивания литейной модели из фотополимера на SLAмашине с последующим литьем по выжигаемой модели сокращает срок пробной отливки с полугода до двух недель

(рис. 7.6).

Такая отливка может быть получена менее точной, но вполне пригодной для данных целей технологией – литьем в выращенные на машинах типа S-Max песчаные формы.

Большая часть рядовых литейных изделий, не имеющих специальных требований по точности литья или внутренней структуры, может быть получена в виде готовой продукции в течение нескольких дней:

прямое выращивание восковой модели или Quick-cast- модели (1 день);

формовка + сушка формы (1 день);

117

прокалка формы и литье (1 день).

Итого: 3-4 дня с учетом подготовки (не более 1 дня).

Рис. 7.6. Quick-cast модель и отливка блока цилиндров

Таким образом, AF-машины используют для получения:

литейных моделей;

мастер-моделей;

литейных форм и литейной оснастки. Модельные материалы:

полистирол и полиметилметакрилат для выжигаемых моделей;

акриловые фотополимеры для выжигаемых моделей и мастер-моделей;

воск для выплавляемых моделей;

полиамид для литейной оснастки;

песчаные смеси для литейной оснастки. Технологический процесс вакуумного литья в

единичном производстве обычно включает следующие этапы:

получение мастер-модели на специализированном оборудовании;

получение силиконовой эластичной матрицы (формы);

изготовление восковых моделей посредством вакуумного литья в силиконовые формы;

118

проектирование и изготовление литниковой системы, установка восковой модели в сборе с литниковой системой в опоку;

формование–заливка опоки формовочной массой, получение литейной формы;

вытапливание восковой модели из формы и прокалку формы;

установку опоки в вакуумную камеру машины;

литье, извлечение опоки из вакуумной машины и охлаждение;

вымывание формовочной массы и очистка отливки, удаление литниковой системы.

В Multi Jet Modelling – процессе (MJM), построение мо-

дели путем нанесения расплавленного материала с помощью многоструйных головок (по типу струйных принтеров). Модели строятся на 3D-принтерах с использованием специального модельного материала, в состав которого входит светочувствительная смола - фотополимер на акриловой основе, и более 50% литейного воска. Фотополимер здесь является связующим элементом. Материал многоструйной головкой послойно наносится на рабочую зону, отверждение каждого слоя производится при облучении ультрафиолетом.

Модельный материал – литейный воск, который используется для собственно выращивания восковой модели и дальнейшего получения металлической отливки методом литья в оболочковые или гипсокерамические формы. Это обеспечивает возможность быстрого получения отливки из металла без изготовления литейной оснастки (рис. 7.7).

В «стандартном» режиме толщина слоя построения 36 мкм, в более точном режиме - 16 мкм. Точность построения в зависимости от конфигурации, ориентации и размеров модели составляет 0,025-0,05 мм на длине один дюйм. Принтер позволяет надежно строить модели с толщиной стенок до 1 мм, в ряде случаях до 0,8 мм. Крупные модели могут быть построе-

119