Контроль качества отливок и исправление их дефектов 3 страница

Титановая губка содержит примеси: кислород, азот, водород, железо, магний, кремний, углерод, хлор и др. Эти примеси ока­зывают существенное влияние на свойства титана и его сплавов. С увеличением содержания кислорода, азота, углерода, железа резко снижаются пластические характеристики титановых спла­вов с одновременным увеличением прочности и твердости. Во­дород особо вредная примесь в титановых сплавах, приводящая к резкому снижению ударной вязкости сплава и его охрупчиванию

(водородная хрупкость).

Ряд элементов (железо, хром и др.) попадают в титан из материала реактора, в котором получают губчатый титан.

СОСТАВ И СВОЙСТВА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Титан и его сплавы обладают замечательной совокупностью свойств, которые выгодно выделяют их из остальных сплавов. Во-первых, это высокая прочность при малой плотности. В табл. 63 приведена сравнительная характеристика механических свойств (удельная прочность) при 20 С ряда конструкционных сплавов.

Введение в титан таких легирую­щих элементов, как молибден, цирконий, ниобий, тантал, повы­шает коррозионную стойкость.

К недостаткам титана и его сплавов относятся:

1) высокая химическая активность титана при высоких темпе­ратурах, особенно в жидком состоянии. Это обстоятельство серь­езно осложняет проведение технологических операций, при ко­торых требуется нагрев металла до высоких температур (плавка и литье, сварка, обработка давлением и др.);

2) плохая обрабатываемость резанием;

3) более высокая стоимость производства титана по сравне­нию с железом, алюминием, магнием, медью.

В технике используют литейные и деформируемые сплавы ти­тана. Независимо от назначения по классификации С. Г. Глазу­нова их делят по структуре на иять групп:

I группа - а-сплавы, структура которых представлена а-фа- зой.

II группа — псевдо-а-сплавы, структура которых представлена ос-фазой и небольшим количеством р-фазы (не более 5 %) или интерметалл идов.

IIIгруппа — а+р-сплавы, структура которых представлена сх- и р-фазами; сплавы этого типа могут содержать интерметаллиды.

IVгруппа — псевдо-р-сплавы со структурой в отожженном со­стоянии, представленной р-фазой и небольшим количеством а- фазы; в этих сплавах закалкой или нормализацией из р-области можно' легко получить однофазную р-структуру.

V группа — р-сплавы, структура которых представлена терми­чески стабильной р-фазой.

Колебания величин усад­ки невелики. Эго позволяет принять следующие основные значе­ния величин линейной и объемной усадки для титановых спла­вов 0,95... 1,0 % и 2,9...3,0 % соответственно

 

Большинство титановых сплавов в качестве легирующего эле­мента содержат алюминий. С введением алюминия повышается жаропрочность титана, снижается плотность, возрастает корро­зионная стойкость. Кроме того, алюминий благоприятно влияет на литейные и технологические характеристики титана, возрас­тает жидкотекучесть, сплавы хорошо свариваются. Однако со держание алюминия в титане не должно превышать 6...8 %, так как в противном случае прочностные и пластические характеристики титана резко падают.

 

Все легирующие элементы, а также неизбежно попадаемые при­меси, изменяют температуру полиморфного превращения тита­на. По этому признаку элементы подразделяют на две группы:

I группа — а-стабилизаторы — элементы, повышающие темпе­ратуру полиморфного превращения (алюминий, кислород, азот, углерод и др.);

И группа — р-стабилизаторы — элементы, понижающие тем­пературу полиморфного превращения (цирконий, ниобий, вана­дий, молибден, марганец, железо, хром, кобальт и др.).

Титановые а-сплавы легированы алюминием и небольшим ко­личеством олова и циркония. К этой группе относятся широко распространенные сплавы ВТ5 и ВТ5Л, которые используют для фасонного литья и литья слитков. Сплав ВТ5Л имеет хорошие литейные свойства и свариваемость. Детали, изготовленные и4 сплава ВТ5Л, обладают высокой коррозионной стойкостью и мо- Гут работать длительное время до 400 С. С повышением темпе­ратуры начинается довольно интенсивный процесс окисления.

К недостаткам а-сплзвов относится их сравнительно невысо­ка прочность; сплавы этого класса термически не упрочняются.

Псевдо-а-сплавы легированы алюминием и в небольшом ко­личестве ^-стабилизирующими элементами (марганец, молибден,

ванадий, хром). При комнатной температуре псевдо-а-сплавы отличаются более высокой технологической пластичностью по сравнению с а-сплавами, что обусловлено положительным влия­нием р-фазы, имеющей кубическую структуру. С повышением температуры в структуре непрерывно увеличивается количество р-фазы, что вызывает увеличение пластичности сплава.

Сплавы этой группы — ОТ4-0, ОТ4-1 и ОТ4 — обладают высо­кой технологической пластичностью. Они хорошо деформируют­ся в горячем и холодном состояниях и слитки из этих сплавов идут в основном для изготовления листов, лент и полос. Из этих сплавов получают также поковки, прутки, трубы и профили. Спла­вы хорошо свариваются всеми видами сварки. Детали успешно работают до 350 °С. Невысокая прочность и большая склонность к водородной хрупкости — основные недостатки этих сплавов.

Сплав ВТ-18 относится к наиболее жаропрочным титановым сплавам: он может длительно работать при 550...600 °С. Однако, сплав имеет низкие технологические свойства: плохо сваривает­ся, невысока технологическая пластичность.

Сплавы типа АТ2 обладают высокой пластичностью и ударной вязкостью и сохраняют ее при криогенных температурах.

Наиболее благоприятное сочетание всех свойств (механичес­ких, технологических, физических) характерно для сплавов, со­стоящих из смеси а- и р-фаз (а+Р-сплавы). Эти сплавы характе­ризуются лучшей технологической пластичностью, высокой проч­ностью, способностью к термическому упрочнению закалкой и старением, меньшей склонностью к водородной хрупкости.

Высоколегированные титановые сплавы, содержащие до 20 % элементов р-стабилизаторов, относятся к псевдо- р-сплавам. При их закалке образуется нестабильная р-фаза, распадающаяся при старении с выделением дисперсной а-фазы. К основным пре­имуществам этих сплавов относят высокую технологическую пла­стичность и склонность к упрочнению после термической обра­ботки. Сплавы используют для изготовления деталей, работаю­щих при температуре до 350 °С, так как при более высокой тем­пературе происходит распад р-фазы и снижение механических свойств.

 

ОСОБЕННОСТИ ПЛАВКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

При нагреве на воздухе титан активно взаимод с газами. При взаимодействии с кислородом титана образуется наружный ТО

Диффузия кислорода в глубь титана слоем ТЮ, рыхлой прослойки из повышенным содержанием кислорода, который называют газона­сыщенным или алъфированным. Кислород относится к числу элементов, стабилизирующих а-фазу (см. рис. 5). При кристал­лизации в системе Т1—О образуется ряд химических соединений: ТЮ, Т1₂0₃, ТЮ₂, ТцО, Т^О. С ростом содержания кислорода проч­ность и твердость титана возрастают, а ударная вязкость, относи­тельное удлинение — резко падают (см. рис. 107). В связи с этим содержание кислорода в титановых сплавах не должно превы­шать 0,15...0,2 %.

В пределах до 0,2 % каждая сотая доля процента кислорода повышает предел прочности на 12,0 МПа, твердость — на 40 МПа и снижает относительное удлинение и относительное сужение на 1...2 %.

Азот (см. рис. 107) также является элементом, стабилизирую­щим а-фазу. Азот более резко, чем кислород, изменяет механи­ческие свойства титановых сплавов. Поэтому содержание азота не должно превышать 0,04...0,05 %.

Каждая сотая доля процента азота повышает предел прочнос­ти титана на 20 МПа и твердость на 60 МПа. При содержании 0,2 % азота титан становится хрупким. Давление пара жидкого тита­на значительно выше упругости диссоциации соединений титана с кислородом и азотом. Поэтому кислород и азот не удаляются из

металла в процессе плавки.

Водород активно взаимо­действует с титаном и погло­щается им в больших количе­ствах (рис. 109). Растворимость водорода в титане с ростом температуры снижается, и в процессе плавки большая часть водорода удаляется из металла. Водород — вредная примесь. Он стабилизирует а-фазу и вызывает охрупчивание сплава. По этой причине содержание водорода не должно превышать 0,010...0,015 %.

Углерод образует с титаном стойкий карбид Т1С, повыша­ет температуру его полиморф­ного превращения, увеличива­ет его прочностные и снижает пластические свойства. Каждая увеличивает предел прочности на 7 МПа и твердость на 20 МПа. Титан в жидком состоянии активно взаимодействует с парами воды, СО, С0₂, углеводородными и другими газами.

Наряду с газами титан взаимодействует со всеми огнеупорны­ми материалами. Высокая химическая активность обусловливает необходимость плавки титана и его сплавов в вакууме или атмос­фере инертных газов. В практике отечественных заводов преиму­щественно используют вакуумную плавку.

Отливки из титановых сплавов получают в установках, в кото­рых совмещены процессы плавки с заливкой литейных форм и формированием отливок.

Наибольшее распространение получили вакуумные установ­ки, плавка металла в которых осуществляется в дуговых печах с расходуемым электродом в графитовых гарнисажных тиглях Для изготовления тиглей используют плотные сорта элект­родного графита. Для предотвращения растворения углерода в титане на внутреннюю поверхность тиглей намораживают слой металла 1 (гарнисажа), оптимальная толщина которого (50...60 мм в донной части и 12... 16 мм по стенкам)

Помимо графитовых тиглей используют медные гарнисажные тигли. Применение таких тиглей позволяет увеличить ко­личество вовлекаемых в плавку отходов титановых сплавов, ис­ключить загрязнение металла углеродом и повысить темпера­туру сливаемого металла, что ВаЖНО При ИЗГОТОВЛеНИИ ТОНКОстенных крупногабаритных отливок.

Перед началом каждой плавки на дно гарнисажного графито­вого (или медного) тигля укладывают до 30 % от массы плавки крупнокусковых отходов собственного производства (прибыли, брак отливок), прошедших механическую и химическую очистку. Механическую очистку производят в галтовочных барабанах, на дробеструйных и дробеметных установках. Механическая очист­ка в течение 2...8 ч позволяет очистить поверхность металла на глубину до 0,1 мм.

После механической очистки разрыхляют окисленные поверх­ностные слои отходов в растворах следующих составов, г/л:

600.. .650 ИаОН, 200...250 ЫаЖ)₃ и 50...60 ^N0 или 500...700 ИаОН и 150...250 ЫаЖ).,. Температура раствора 130...145 °С, вре­мя обработки 0,5...2 ч. Затем отходы промывают в теплой и хо­лодной воде и подвергают травлению в кислотном растворе со­става, мл/л: 60...70 Н_г80₄ (плотность 1,84 г/см³) и 60...140 НР (плот­ность 1,13 г/см³). Температура 20 °С. Скорость травления состав­ляет 0,2...0,5 мм/ч. Очищенные отходы промывают в холодной воде и сушат при 110...150 °С. После загрузки отходов печь гер­метизируют и приваривают электрод к огарку.

Между расходуемым электродом и кусками шихты зажигают электрическую дугу. Расходуемый электрод и кусковые отходы плавятся и жидкий металл накапливается в гарнисажном тигле. Плавку металла ведут до тех пор, пока не будет наплавлено необ­ходимое количество жидкого металла.

В процессе плавки толщина гарнисажа 1 не должна существенно изменяться. В случае ее уменьшения жидкий металл может всту­пить в непосредственный контакт с материалом тигля, что при­ведет к значительному насыщению металла примесями. Непос­редственный и длительный контакт жидкого металла со стенка­ми тигля (плавка без гарнисажа) недопустим, так как это может вызвать из-за растворения углерода аварийную взрывоопасную обстановку. Увеличение же толщины гарнисажа приведет к сни­жению массы сливаемого металла и понижению его температу­ры. Поддержание оптимальной толщины гарнисажа обеспечива­ется соответствующим выбором и регулированием мощности элек­трической дуги и интенсивностью отвода тепла от тигля с помо­щью системы водяного охлаждения 5.

После наплавления необходимой массы жидкого металла его разливают по литейным формам.

Выбор оптимальной величины разрежения (вакуума) в камере плавильно-заливочной установки определяется, главным образом, химической активностью жидкого титана по отношению к эле­ментам, входящим в состав газовой атмосферы. Термодинами­ческие расчеты и практический опыт показали, что давление в камере плавильно-заливочной установки в период плавки и раз­ливки следует поддерживать на уровне, не превышающем

0, 13...1,33 Па. В этом случае не происходит увеличения содержа­ния в сплаве элементов, входящих в состав воздуха (азот, кисло­род, водород). Для создания вакуума все плавильно-заливочные установки оборудованы вакуумной системой, включающей комп­лекс вакуумных насосов, вакуум-проводы, вакуумные датчики, задвижки, вентили и т. д. Благодаря вакуумной системе в камере установки поддерживается требуемое разрежение и производится откачка газов из камеры с необходимой скоростью.

 

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФАСОННЫХ ОТЛИВОК

Наилучшей химической стойкостью по отношению к титану обладают формы, изготовленные из углеродных материалов. Они нашли широкое применение в промышленности. Углеродные формовочные смеси применяют для изготовления набивных, прес­сованных форм, оболочковых форм и форм, получаемых по вып­лавляемым моделям.

В качестве огнеупорной основы для изготовления керамичес­ких форм используют высокоогнеупорные оксиды: а-оксид алю­миния (электрокорунд), магнезит и оксия циркония 2Ю₂.

Из огнеупорных оксидов изготавливают в основном формы, получаемые по выплавляемым моделям, а также формы, получа­емые набивкой и прессованием.

С целью повышения химической инертности керамических форм на их рабочую поверхность иногда наносят огнеупорные химически стойкие по отношению к титану покрытия, состоя­щие из вольфрама, молибдена, графита, пироуглерода и других материалов.

Методы литья в кокиль и под давлением находят ограничен­ное применение в связи с невысокой стойкостью стальных или чугунных форм.

 

Литье в уплотняемые (набивные, прессованные) формы

Для изготовления литейных форм уплотнением (послойная набивка, встряхивание, прессование) в основном используют уг­леродные формовочные смеси, где в качестве огнеупорною ма­териала применяют графитовый порошок заданного грануломет­рического состава. Такие формовочные смеси называют графи­товыми.

В качестве связующего вещества в графитовых формовочных смесях применяют синтетические смолы (фенолоальдегидные, фурановые и др.) с высоким коксовым числом. Имеются также сведения об использовании вместо синтетических смол водора­створимых связующих веществ.

В отдельных случаях при изготовлении деталей неответствен­ного назначения уплотняемые литейные формы для титанового литья могут быть изготовлены из формовочных смесей, в состав которых входят высокоогнеупорные оксиды (М^О и др.).

Графитовые формовочные смеси с органическими связующи­ми (синтетическими смолами) широко распространены в про­мышленности. Их главное преимущество заключается в том, что формы, изготовленные из этих смесей, обладают относительно высокой термохимической стойкостью и огнеупорностью.

Технологический процесс изготовления уплотняемых форм из графитовых формовочных смесей независимо от способа уплот­нения и метода отверждения в обобщенном виде однотипен и состоит из следующих основных этапов: приготовления формо­вочной смеси и ее контроля; изготовления полуформ и стерж­ней; отверждения форм (холодное и горячее); обжига форм и стер­жней; сборки форм; подготовки форм к заливке.

По методу отверждения формовочные смеси подразделяют на смеси холодного и горячего отверждения. К формовочным сме­сям холодного отверждения относятся СГУ-1, СГУ-3, ВГУ-1 и др., горячего отверждения - СГУ-2, СФТ-1, СФТ-1П, АТМ и др. В смесях первого типа отверждение происходит в результате по­лимеризации связующего вещества, вызванного введением в смесь катализатора (например, водного раствора соляной кислоты и др.). В смесях второго типа полимеризация связующего вещества осу­ществляется путем нагрева формовочной смеси. Нагрев проводят либо в нагревательных печах, куда загружают изготовленные эле­менты литейной формы (смеси СФТ-1, СФТ-1П, СГУ-2 и др.), либо в нагретой металлической оснастке в период прессования элементов литейной формы (смесь АТМ).

Для получения отливок сложной конфигурации, а также отли­вок, имеющих значительные габаритные размеры, используют формы, собранные из отдельных элементов - стержней. Стерж­ни изготавливают преимущественно путём послойного уплотне­ния (набивки) формовочной смеси в металлических или деревян­ных ящиках.

Изготовление форм прессованием наиболее эффективно при получении отливок несложной конфигурации с отношением вы­соты отливок к ее максимальному размеру в поперечном направ­лении не более 0,8. Форма для таких отливок обычно состоит из двух полуформ и имеет не более двух стержней. Процесс изготов­ления форм прессованием имеет преимущества по сравнению^: процессом формообразования встряхиванием и ручной набивкой. Метод позволяет повысить чистоту рабочей поверхности и уве­личить прочность форм, что важно при центробежном способе литья отливок. Высокая производительность и достаточно хоро­шие санитарно-гигиенические условия труда — характерные осо­бенности метода.

Графитовые формовочные смеси, применяемые для изготов­ления форм прессованием, содержат меньшее количество связу юшего вещества, поэтому химическая инертность таких форм выше. Кроме того, эти формы претерпевают меньшие объемные изменения в процессе тепловой обработки, что благоприятно вли­яет на точность линейных размеров отливок.

Технологические свойства изготавливаемых уплотнением форм (прочность, осыпаемость, газопроницаемость, усадка и др.) в зна­чительной мере зависят от следующих основных параметров: гра­нулометрического состава графитового порошка, вида и количе­ства вводимого связующего вещества, времени перемешивания формовочной смеси. Для смесей холодного отверждения важное значение имеют концентрация и количество вводимого катализа­тора.

В графитовые формовочные смеси горячего отверждения СФТ-1, СФТ-П в качестве связующего вещества вводят бакелитовый лак - раствор фенолформальдегидной смолы резольного типа в этиловом спирте, а в формовочную смесь АТМ ^— фенолформаль- дегидную смолу № 18 в смеси с уротропином. Для формовочных смесей холодного отверждения используют фурановые смолы.

Перед приготовлением формовочной смеси графитовый поро­шок просушивают на металлических противнях в электрических печах сопротивления при 150...300 °С, 2...3 ч.

Формовочную смесь готовят в бегунах. Время перемешивания составляет 15...20 мин до получения прочности смеси в сыром состоянии 0,025...0,05 МПа при испытании по стандартной мето­дике. В формовочные смеси холодного отверждения вводят ката­лизатор (например, раствор соляной кислоты). Если смесь после приготовления направляется непосредственно на формовку, то катализатор вводят в формовочную смесь на заключительном этапе ее перемешивания. Можно вводить катализатор в смесь и перед формовкой. В этом случае формовочную смесь из бегунов выгру­жают в закрытый бункер, где ее хранят не более 1...3 сут, а затем в нее добавляют катализатор, перемешивают и направляют на формовку. Смеси горячего отверждения после приготовления направляют либо на формовку с предварительным вылеживани­ем 1...3 ч, либо в закрытый бункер, где они могут храниться в течение 1...3 сут.

Элементы литейной формы изготавливают путем уплотнения формовочной смеси (прессование, набивка, встряхивание) в ме­таллической или деревянной модельно-стержневой оснастке (мо­дели, плиты, жакеты, стержневые ящики и др.).

Перед формовкой рабочую поверхность оснастки тщательно очищают и на нее наносят слой разделительного состава. Метал­лические части оснастки покрывают слоем полисилоксановой жидкости, а деревянные — серебристым графитом.

Формы, получаемые уплотнением, имеют неодинаковую плот­ность. Графитовые формы, имеющие градиент плотности по объе­му, предрасположены к непостоянной и неравномерной усадке в период их тепловой обработки, короблению и образованию тре­щин. Для получения набивных форм с одинаковой плотностью по объему смесь уплотняют слоями толщиной 30...60 мм. Особен­но велик градиент плотности в формах, получаемых прессовани­ем. В связи с этим оптимальную величину удельного давления прессования выбирают такой, чтобы форма имела, во-первых, небольшой градиент плотности по объему и, во-вторых, необхо­димую прочность при минимальном содержании связующего ве­щества.

Практика показывает, что прочность форм на сжатие в преде­лах 1,0...3,0 МПа и на разрыв 0,7...1,5 МПа оказывается вполне Достаточной, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие в них при центробежном способе литья. Формы, изготовленные прес­сованием под удельным давлением 3,0 МПа из формовочной смеси СФТ-1П, имеют требуемую прочность, невысокий градиент плот­ности и необходимый уровень других технологических свойств (газопроницаемость, осыпаемость и т. д.).

Графитовые формы, изготовленные прессованием, содержат меньшее количество связующего вещества, что увеличивает тер­мохимическую инертность и повышает стабильность ее линей­ных размеров из-за снижения объемных изменений в процессе тепловой обработки.

Обжиг форм и стержней проводят в электрических печах со­противления периодического и Методического действия. Формы и стержни укладывают на поддон контейнера на графитовую за­сыпку (рис. 116). Контейнер, оборудованный затвором с графи­товым порошком, закрывают крышкой и устанавливают в нагре­вательную печь. Для предотвращения окисления графита формы и стержни нагревают в восстановительной атмосфере, создавае­мой газами, выделяющимися при термодеструкции связующего вещества, входящего в состав формовочной смеси.

Применяемые в промышленности режимы обжига несколько различаются между собой в зависимости от марки смеси, метода уплотнения и отверждения, а также от требований, которые предъявляются к качеству отливки. Так, формы и стержни, изго­товленные из смеси СФТ-1П, подвергают обжигу по следующему режиму:

1) загрузка контейнеров в печь с температурой не выше 500 С;

2) нагрев с 500 до 700 °С со скоростью не более 300 град/ч и от 700 до 1000 °С со скоростью не более 400 град/ч;

3) выдержка 4 ч при 1000 °С. Для повышения термохимичес­кой инертности форм обжиг проводят в вакуумных печах. Обжиг является технологической операцией, которая определяет такие свойства литейной формы, как термохимическая инертность, ста­бильность размеров, прочность, осыпаемость и др.

После обжига полуформы и стержни обдувают сжатым возду­хом. В нижнюю полуформу устанавливают стержни. Шаблонами и Щупами контролируют правильность установки стержней. Пос­ле установки верхней полуформы всю форму скрепляют болтами или струбцинами. Небольшие формы могут быть собраны стоп­кой в блок, соединенный с литниковой системой (рис. 117).

Зазоры между стенками кон­тейнера и формами засыпают материалом с объемной массой, близкой к средней объемной массе металла отливки и материала формы (титановая губка, полые алюминиевые шары и др.).

Контейнер с собранными формами устанавливают и закреп­ляют на центробежном столе плавильно-заливочной установки. После герметизации печи и создания необходимого вакуума в плавильно-заливочной камере наплавляют необходимое количе­ство жидкого металла. Приводится во вращение центробежный стол и осуществляется заливка литейных форм расплавом.

 

Оболочковые формы изготавливают из графитовых формовоч­ных смесей, огнеупорной основой (наполнителем) которых явля­ется порошок графита. В качестве связующего вещества исполь­зуют синтетические смолы, которые после тепловой обработки превращаются в твердый углеродистый продукт (кокс, полукокс), прочно цементирующий зерна графита.

Оболочка должна обладать не только достаточной прочнос­тью, но и определенной газопроницаемостью, которая особенно важна на этапе тепловой обработки формы, поэтому необходимо чтобы формовочная смесь имела определенный гранулометри­ческий состав.

Необходимые свойства имеет формовочная смесь, состоящая из 65...75 % графитового порошка зернистостью 0,4 мм, 25...35 % графитового порошка зернистостью 0,063 мм и 25...35 % (сверх 100%) мелкая фракция 0,063...0,16 мм.

Формовочную смесь готовят в смешивающих бегунах или спе­циальных смесителях. Предварительно графитовый порошок раз­малывают и просеивают. Пульвербакелит просеивают через сито с ячейкой 0,63 мм. Необходимое количество порошка графита и пульвербакелита загружают в смеситель и перемешивают в тече­ние 20...25 мин. Затем смесь подают на место формовки.

Подготовка модельно-стержневой оснастки к работе заключа­ется в протирке деталей, а затем их промывке в органических растворителях или в обезжиривающих химических составах. Пос­ле подготовки оснастку нагревают до 180...200 “Сие помощью пульверизатора на ее рабочую поверхность наносят тонкий слой разделительного состава. Затем оснастку помещают в печь и вы­держивают при 200.. 250 °С в течение 30 мин. Эту операцию по­вторяют 3...4 раза до получения пленки разделительного состава толщиной 0,2...0,8 мм. В процессе работы через каждые 3...4 съема оболочек наносят один слой разделительного состава. Сушка в этом случае длится 5... 10 мин.

Технологический процесс получения оболочковых полуформ методом свободной засыпки состоит в том, что модельную плиту, нагретую до 200...250 °С, с укрепленными на ней моделью и лит­никовой системой устанавливают на опрокидывающийся бункер с графитовой смесью и закрепляют на нем. При повороте бунке­ра на 180 пульвербакелит в слое формовочной смеси, прилегаю­щей к модельной оснастке, плавится и смачивает зерна графита в слое толщиной 12... 15 мм. Длительность выдержки составляет30-50 с.

 

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям получило наибольшее рас­пространение для изготовления сложных по конфигурации и тон­костенных отливок. Технологический процесс изготовления форм по выплавляемым моделям для титанового литья в основном по­добен процессу изготовления форм для стального литья.

Для изготовления форм применяют огнеупорные материалы — графит, электрокорунд, кокс.

30.. Для изготовления моделей используют те же модельные соста­вы, что и для стального литья: ПС-50-50, Р-2, Р-3, КП_сЦ, ВИАМ- 102 и др.

Приготоапение пастообразных модельных составов ведут в специальных установках с лопастным поршневым или шестерен­чатым смесителями. Готовая масса подается в пресс-машину, где запрессовывается в пресс-форму. Полученные восковые модели собирают в модельные блоки с литниковой системой, обезжири­вают и окрашивают. Для окраски применяют три вида суспензий: на электрокорунде со связкой на основе гидролизованного этил­силиката, графитовую и коксовую, где в качестве связующего используют фенолформальдегидные смолы, а в качестве катали­затора - кислоты.

Электрокорундовые формы для литья титана применяют огра­ниченно, так как жидкий титан взаимодействует с формой и на поверхности отливок образуется газонасыщенный слой. Для умень­шения загрязнения металла примесями содержание 8Ю₂ в сус­пензии не должно превышать 10...11 %. Использование суспен­зии, применяемой для изготовления форм стального литья и со­держащей 18 % 8Ю₂, приводит к значительному повышению со­держания кислорода, кремния и других элементов в металле от­ливки.

В приготовленный гицролизованный раствор этилсиликата вводят смесь порошков электрокорунда, %: 20 — микропорошок № М7, М10 или М14; 40 — шлифпорошок №3; 40 — шлифпоро- шок № 4.

Соотношение гидролизованного раствора этилсиликата и по­рошков электрокорунда составляет 400...450 см³ на 1 кг порош­ков. Приготовленную керамическую суспензию выдерживают в течение 2...3 ч до удаления пузырьков воздуха и затем наносят на восковую модель. В качестве присыпного материала применя­ют электрокорунд № 32, 40, 63 и 80.

Послойную сушку оболочки проводят на воздухе или в ваку­умно-аммиачных камерах. После нанесения необходимого коли­чества слоев модельную массу удаляют из формы, а форму под­вергают тепловой обработке. Обжиг форм ведут в печах с воздуш­ной средой при 970...1000 °С с выдержкой 2...3 ч.

Суспензию для графитовых форм готовят на основе фенол- формальдегидных смол или фенольнобаритовых, которые разво­дят спиртом до плотности 0,95...0,96 г/см³ и в указанный раствор вводятся порошки графита следующего состава, %: 20...25 — су­хой коллоидальный графит; 75...80 ^— графитовые порошки марок гмз, ЭК зернистостью 0,03...0,1 мм.

Огнеупорная суспензия на основе графита содержит следую­щие компоненты, %: 20...25 - связующее - смола ВИАМ; 7...9 - отвердитель — контакт Петрова; 30...36 ^— растворитель ~ этило­вый спирт; остальное ~ наполнитель ^— графитовый порошок.

Графитовые порошки перед применением необходимо просу­шить при 150...180 °С для удаления влаги. ^

Одним из недефицитных материалов для изготовления форм по выплавляемым моделям является кокс. Кокс имеет хорошие физико-механические свойства и сравнительно невысокую сто­имость.

При изготовлении коксовых форм суспензию также готовят на основе кокса. Технология изготовления оболочковых коксо­вых форм по выплавляемым моделям аналогична технологии из­готовления графитовых форм, за исключением обжига. Высоко­температурный обжиг коксовых форм проводят при 1300...1500 °С. Это связано с тем, что в связующем веществе и материале обсып­ки до температуры 1600 °С сохраняется структура кокса. При по­вышении температуры кокс начинает превращаться в графит, что вызывает в форме дополнительные напряжения, приводящие к образованию микротрещин и снижению ее прочности.