|
Читайте также: |
Особенность шликеров, предназначенных для формования методом горячего литья под давлением (инжекционного горячего литья), состоит в том, что дисперсионной средой (временной связкой) в них служат термопластичные или термореактивные высокомолекулярные соединения, содержание которых в шликере может достигать 50% по объему (обычно 30-40%).
При температурах, которые выше температуры размягчения, шликер нагнетают в металлические формы, а после застывания или затвердевания изделие-заготовку извлекают из формы. Благодаря равномерности распределения давления в жидком шликере (при формовании методом горячего литья под давлением) можно получать изделия любой по сложности конфигурации и точности размеров, которые определяются точностью и качеством пресс-форм. При использовании термореактивных шликеров нагревание служит средством уменьшения вязкости и ускорения процесса затвердевания (если процесс затвердевания связки обусловлен реакциями поликонденсации или полимеризации). Шликер для горячего литья под давлением должен обладать примерно такими же реологическими характеристиками, как водный, а именно: отсутствием делатантности(свойства не ньютоновской жидкости, у которых с увеличением скорости сдвига вязкость увеличивается), минимальной вязкостью при максимальном содержании твердой фазы, обратимой тиксотропией (обратимое изменение физ.-мех. св-в полимерных и дисперсных систем при мех. воздействии в изотермич. условиях) и минимальными значениями мгновенных напряжений сдвига и модулей упругости. Однако применение внешнего давления и более широкая возможность производить литье при повышенных температурах позволяют применять шликеры с большей исходной вязкостью (2,0-6,0 Па·с), а иногда до 103 Па·с, т.е. с большим содержанием твердой фазы, что в последующем облегчает ее удаление перед обжигом или в процессе его.
Тщательно перемешанный шликер требует вакуумирования для удаления следов воды и газов во избежании образования в отливке раковин и трещин. Дисперсионная среда должна отличаться возможно большим температурным интервалом размягчения и отвердевания. Этому способствуют пластификаторы, поверхностно-активные вещества, антивспениватели, а также применение комбинаций различных высокомолекулярных соединений.
Правильно подобранный состав дисперсионной среды в основном определяет производительность и качество отливок, возможность использования метода, а также качество обожженных изделий. Наиболее употребительной связкой-пластификатором при горячем литье служат высшие алканы: парафины, воски и т.п. вещества, к которым могут добавляться канифоль, олеиновая, стеариновая, пальминитовая кислоты, а также альгинат аммония, талловое масло и тому подобные добавки, расширяющие литейный интервал и предотвращающие явление делатантности, т.е. расслоение шликера.
Основные элементы литьевых установок показаны на рисунке. Под давлением сжатого воздуха шликер из емкости выжимается в патрубок и форму, имеющую устройство для нагрева в процессе литья и устройство для охлаждения воздухом или проточной водой через водяную рубашку после литья. Износ литьевых форм при шликерном литье в десятки раз меньше, чем применяемых при прессовании и в основном связан с литниковыми частями, которые подвергают закалке или азотированию.
Большое значение для получения качественных изделий имеет правильный выбор конструкции литьевых форм, которые представляют собой замкнутую металлическую камеру, зеркально отображающую форму отливаемого изделия. Так как в полученном полуфабрикате (отливке) содержится большое количество порошка (высокий коэффициент упаковки), то усадки отливки практически нет (она составляет 0,1-0,2%). Поэтому полуфабрикат имеет практически те же размеры, что и литьевые формы. Процесс литья на шнековых литьевых машинах зарубежного производства проводится при существенно более высоких температурах литья (410-450К), чем на отечестенных.
В процессе литья шликер должен заполнять форму в ламинарном режиме при значении критерия Рейнольдса не более 600-800. Температура формы в процессе литья должна быть меньше температуры шликера. При повышении давления процесс литья ускоряется, появляется возможность использования шликеров с большим содержанием твердой фазы; в результате этого увеличивается плотность отливок и точность их конфигурации. Выдержка шликера в форме должна обеспечить заполнение и затвердевание отливки, поэтому в процессе выдержки (вплоть до полного затвердевания отливки) давление снижать не следует, что способствует постоянной подпитке отливки шликером во избежание образования раковин и компенсации усадки при затвердевании отливки. После затвердевания шликера прижим формы ослабляют, форму снимают с установки и разбирают, а отливку очищают от облоев и отпечатков стыков частей формы.
Развитие технологии шликерного литья под давлением показало перспективность подачи шликера под давлением с помощью шнек-прессов. Использование шнек-прессов позволяет создавать более высокое давление при формовании, и осуществлять его регулирование, проводить дозирование подачи шликера в более широких пределах, а также использовать более концентрированные шликеры при соответственно более высоких температурах литья (420-450 К). Кроме того, в шнек-прессах (особенно с вакуумированием) обеспечивается дополнительная гомогенизация шликера и удаление из него воздуха. В результате использования шнек-прессов процесс шликерного литья под давлением по своим характеристикам приближается к процессу пластичного формования при высоких давлениях, а свойства шликеров – к свойствам пластифицированных масс.
Удаление термопластичной связки из отливки в процессе обжига должно протекать в режиме, исключающем ее деформацию. Это достигается в том случае, если уменьшение вязкости связки при нагревании компенсируется повышением вязкости отливки за счет удаления связки.
Термопластичные связки на основе высших алканов удаляют при температуре 450-470К со скоростью нагревания не более (3-4)·10-3 К·с-1. Жидкая связка, ее пары и продукты ее пиролиза поглощаются или пористыми подставками, или засыпкой, в которую помещают отливку. Материалом засыпки служит проваленный до 700-1000К глинозем, тальк, сажа, стеатит с удельной поверхностью не менее 5-10 м2/г. Основной движущей силой отвода связки из отливки в засыпку служит сила капиллярного всасывания порошка засыпки. Объем засыпки должен быть достаточно большим, для того чтобы разность концентраций связки в отливке и засыпке поддерживалась достаточно высокой. При остаточном содержании связки 1-2% (реже до 5 %) процесс удаления ее можно считать законченным. Всасывающие свойства засыпки регенерируют повторным ее прокаливанием.
Обычно в промышленной технологии процесс удаления связки совмещают с обжигом на утель; например, изделия на основе α-Аl2О3 в засыпке и капселях обжигают вначале до 1470-1500 К, а после этого изделия очищают от засыпки и подвергают окончательному обжигу. Длительность процесса удаления связки определяется температурой, формой и размерами отливок. Основная масса связки на основе высших алканов удаляется до температуры 450-500 К.
В вакууме удаление связки происходит быстрее и предотвращается окисление отливок на основе порошков бескислородных материалов.
Основными достоинствами технологии формования методом литья под давлением служат: возможность изготовления изделий наиболее сложных конфигураций, автоматизации процесса и повышения его производительности за счет применения многогнездовых форм или формования в нескольких формах одновременно; к недостаткам относятся – дополнительная операция удаления связки или обжига на утель, малая прочность отливок после удаления связки. Однако расширение номенклатуры изделий керамических материалов для машиностроения позволяет отнести литье под давлением к одному из наиболее перспективных методов формования.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 201 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |