Изготовление облицовочного слоя литейной формы. Облицовочные материалы

Изготовление облицовочного слоя литейной формы. Облицовочные материалы

Литейные формы изготавливают из формовочных смесей, в состав которых входят гипс, огнеупорные и связующие вещества или специальные огнеупорные массы. Смесь должна обладать свойствами: быть пластичной, прочной, газопроницаемой и огнеупорной и расширяться при затвердевании и нагревании.
Рис. 55. Система отводных каналов, способствующая улучшению качества литья — предупреждающая образование воздушных «пробок».
Формы в точном литье делают двухслойными. Внутренний слой формы, называемый облицовочным, непосредственно соприкасается с расплавленным металлом и поэтому должен быть высокоогнеупорным, прочным и газопроницаемым. Облицовочный слой оформляет геометрические размеры отливки, поэтому необходимо, чтобы он точно копировал модель.
Если облицовочный слой не будет прочным, то струя расплавленного металла сможет его разрушить и закрыть доступ металла к другим участкам формы или исказит контуры отливаемой детали при малой огнеупорности облицовочного слоя формы под влиянием высокой температуры металла он может оплавиться, или, как говорят, «пригорит к отливке». Поверхность отлитой детали после очистки будет неровной, а операция очистки затруднена, так как частицы облицовочного слоя формы сплавятся с металлом.
Назначение наружной части формы — упрочнение облицовочного слоя. Однако и наружная часть формы также должна быть газопроницаемой, достаточно прочной и огнеупорной.
Все облицовочные материалы в точном литье по выплавляемым моделям состоят из порошка — наполнителя и жидкости — склеивающего, связывающего вещества.
В качестве наполнителя для облицовочного слоя формы применяют огнеупорные материалы, представляющие собой мелкодисперсный порошок: 1) маршаллит (мелкий помол природного кварцита или чистого кварцевого песка) — огнеупорность 1700°С; 2) корунд (окись алюминия); 3) электрокорунд; 4) плавленный кварц.
Применение кварцитов как наполнителя основано не только на их высокой огнеупорности, но в основном на свойстве давать остаточные изменения в объеме при нагревании. При продолжительном нагревании кварцит переходит в другие модификации, увеличиваясь в объеме на 15—19%. Смешивая кварциты с гипсом, можно получить массу с необходимым коэффициентом расширения.
Все эти материалы не обладают пластичностью. Поэтому в состав облицовочных масс вводят связывающие вещества — высокомолекулярные кремнистые соединения (этилсиликат, жидкое стекло).
Этилсиликат — сложное кремнийорганическое соединение, разработанное советскими учеными. Смешанное с наполнителем, оно покрывает модель тонкой эластичной пленкой, которая после высыхания приобретает необходимую механическую прочность и высокую огнеупорность при весьма чистой поверхности. Для получения связки на основе этилсиликата его подвергают гидролизу. В результате реакций, идущих в несколько фаз, происходит образование молекул полимера.
Для гидролиза берут на 1 часть воды 10 частей этилсиликата. Чтобы предупредить образование геля и снизить чрезмерную концентрацию Si02 в этилсиликате, для гидролиза используют чистую воду, а 92-96% этиловый спирт, разбавленный расчетным количеством воды. Вместо спирта можно.применять ацетон. В гидролизе участвует 8—15% присутствующей в спирте воды, а избыточное содержание спирта снижает содержание SiCte в этилсиликате.
Исследования показали, что наибольшей прочностью (10—11 кг/см
) обладают оболочки, изготовленные на связующем веществе, содержащем 18% S1O2. Концентрация SiCte ниже 16% приводит к уменьшению вязкости и снижению прочности (9—4 кг/см
), а содержание S1O2 более 20% дает пленку большей толщины вследствие уменьшения текучести и, следовательно, увеличивает толщину слоя, а толстый облицовочный слой может растрескаться при сушке. Желательно, чтобы содержание соляной кислоты в гидролизованном растворе было 0,1%. Избыток кислоты способствует растрескиванию формы, недостаток ее замедляет сушку.
Практически гидролиз проводится при смешении в течение 10—15 мин следующих составов жидкостей:.
этилсиликата 60 мл, спирта 30 мл, подкисленной воды 10 мл;.
« 60 « « 40 « « « 8—10 мл;.
« 60 « « 40 « дистиллированной воды 8 мл,.
соляной кислоты (концентрированной) 2 мл.
Подкисленная вода получается при смешении 100 мл воды с.
1 мл концентрированной соляной кислоты.
Отмеривают необходимое количество веществ, спирта (или ацетона), сливают вместе с подкисленной водой и затем постепенно доставляют этилсиликат, тщательно перемешивая. Реакция идет с выделением тепла. Так как температура раствора не должна превышать 45°С, то сосуд лучше поместить в холодную воду. В случае повышения температуры следует прекратить добавку этилсиликата, пока температура не снизится.
Составы облицовочного слоя со связующим слоем на основе этилсиликата: 1) облицовочный слой со связующим этилсиликатом, растворенным в спирте: 1 часть гидролизованного этилсиликата,.
2 части маршаллита; 2) облицовочный слой со связующим этилсиликатом, растворенным в ацетоне; 30% этилсиликата, 70% маршаллита.
Ввиду того что восковые модели обладают малой прочностью, а литейные формы с целью повышения точности отливки являются неразъемными, единственным способом нанесения на модель облицовочного слоя является покрытие моделей огнеупорной жидкостью, которая после высыхания и термической обработки становится достаточно прочной и огнеупорной. Процесс покрытия состоит в следующем. Техник берет модель или блок восковых моделей рукой за литниковую систему и погружает в сосуд с подготовленной смесью наполнителя и связующего вещества. Для нанесения первого слоя блок погружают в смесь 3—6 раз. После последнего погружения излишкам смеси дают стечь с блока, для чего его поворачивают над сосудом. Необходимо следить, чтобы смесь равномерно покрывала все участки деталей и не образовывала утолщенных слоев.
Смесь можно наносить мягкой волосяной кисточкой, покрывая сначала глубоко лежащие участки моделей.
Как только излишки массы стекут с моделей, необходимо немедленно и аккуратно обсыпать модель сухим кварцевым песком, чтобы закрепить нанесенную облицовку и предупредить ее стекание с отдельных участков.
Сушка облицовочного слоя покрытия проводится на специальных подставках при температуре 20—22°С в течение lVfe—.2 ч и под слегка нагретой воздушной струей в течение 40—50 мин. Нагретый воздух можно направлять на модели при помощи вентилятора, помещенного впереди электрической печки.
Жидкое стекло состоит из окисей щелочных металлов и кремнезема (28—34%) для использования в качестве связующего жидкое стекло нуждается в предварительной подготовке 7% раствором соляной кислоты для ускорения образования коллоидного кремнезема в облицовочном слое формы.
Раствор составляют в следующих объемных соотношениях: жидкого стекла 32%, 7% раствора соляной кислоты 8%, дистиллированной воды 60%. Выпавшая масса постепенно самостоятельно растворяется за 24 ч.
Облицовочный слой со связующим жидким стеклом имеет следующий состав: 50—60% маршаллита, 50-40% жидкого стекла.
Размешав подготовленный за 24 ч раствор жидкого стекла с маршаллитом в указанных соотношениях, наносят его на модель, затем обсыпают песком и погружают на 1—2 мин в 18% водный раствор хлорида аммония для закрепления. В результате реакции с хлоридом аммония мгновенно выпадает коллоидный кремнезем, прочно цементирующий частицы маршаллита и песка.
Предложен также ряд других смесей для облицовочного слоя.
Масса Цитрина: 85—90% окиси алюминия с 10—15% гипса замешивают на растворе целлулоида в ацетоне (2 :98) до жидкой консистенции.
С. В. Хлюстов предлагает применять шамотную пыль, разведенную в смеси: 1 часть жидкого стекла с 2—3 частями воды.
Рецепт М. Л. Манукяна: 87% шамотной пыли, 5% чесовярской глины, 8% просяновской глины разводят на водном растворе жидкого стекла (1 часть жидкого стекла и 3 части воды).
Перечисленные массы можно применять при литье всех сплавов, используемых в ортопедической стоматологии. Однако для сплавов, которые имеют температуру плавления ниже 1100°С, можно использовать смесь гипса с пемзой, маршаллитом, мелким речным песком в соотношении 2:1. Хорошо перемешанную смесь замешивают на воде, как обычный гипс, и наносят облицовочный слой. При литье золотых, а также серебряно-палладиевых сплавов можно формировать модели без нанесения облицовочного слоя, применяя специальные формовочные массы, но это почти всегда ухудшает качество литья.
При формовке модели без облицовочного слоя модель с литникобразующимй штифтами укрепляют на конусе, затем замешивают формовочную массу более жидкой консистенции, наносят ее на поверхность как облицовочный слой (рис. 56, см. на цвет вкл.).
Пока масса не затвердела, на конус надевают опоку и заполняют доверху небольшими порциями этой же массы. При этом, чтобы избежать образования воздушных пузырей, следует все время постукивать конус о край резиновой чашки. Можно вести формовку иначе: наполнить опоку массой и в нее медленно погрузить предварительно обмазанную этой же массой модель.