Диссертация Ариновой С. К.+. pdf


Выбор материала модели для метода ЛГМ



бет38/48
Дата23.02.2022
өлшемі5.98 Mb.
#26172
түріАналитический обзор
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   48

Выбор материала модели для метода ЛГМ


Выбор модели при ЛГМ является одним из основных факторов, определяющих качество конечного продукта. Материал модели влияет на точность размеров, шероховатость поверхности отливки и выход годного.

В основном в качестве материала модели в настоящее время используют

100 % литейный пенополистирол, который обеспечивает высокое качество готовой продукции.

Однако, использование 100% литейного пенополистирола приводит к высокой себестоимости модели и отливки, что связано с высокой стоимостью такого полистирола. Поэтому многие предприятия отказываются от дорогостоящего литейного полистирола, заменяя его дешевым строительным. Однако такая необоснованная замена приводит к ухудшению свойств модели, науглероживанию поверхности отливки и потере качества продукции в целом. В связи с этим перед нами стояла задача - поиск материала модели, который обеспечил бы ее высокое качество и обладал бы относительно низкой стоимостью.

Нами были проведены исследования по подбору композиции, состоящей из строительного и литейного полистирола разных фракций и в разных количественных соотношениях.

Материалом для изготовления моделей при литье ЛГМ в настоящее время является литейный полистирол мелких фракций порядка 0,4-0,7 мм [76, 77]. Такая величина фракции необходима для устранения склонности вспененного

полистирола к слипанию, возникающего в результате взаимодействия между гранулами. Модели, получающиеся в результате использования этого материала, отличаются хорошей прочностью, высокой газопроницаемостью и качеством поверхности, что обеспечивает в дальнейшем высокое качество отливки. Недостатком этого материала является его достаточно высокая стоимость, что определяет и последующую относительно высокую стоимость отливки, полученной методом ЛГМ.

В ряде исследований [78-80] предлагается использовать в качестве материала смесь литейного полистирола и вторичного, переработанного из отходов строительного полистирола. Количество вторичного полистирола варьируется в зависимости от размера и массы модели, рекомендуемая фракция

– 0,3-0,5 мм.

Целью данного исследования являлось изучение влияния количества строительного полистирола марки ПСБ-25 [81] в составе материала для производства моделей при ЛГМ на некоторые параметры получаемых моделей. Результаты исследований приведены в таблице 5.1. В эксперименте данная технология реализовалась при изготовлении модели для отливки «печной ролик».

Таблица 5.1 – Свойства моделей с разным содержанием вторичного полистирола


Номер образца

Количество вторичного полистирола, % масс

Скорость сгорания, г/с

Предел прочности на сжатие, МПа

0

0%

3,4

0,58

1

10%

2,9

0,56

2

20 %

2,3

0,50

3

30 %

2,2

0,48

4

40 %

2,0

0,46

Анализ данных таблицы 5.1 показал, что наиболее оптимальным является состав 4, т.е. сочетание 60 % литейного полистирола мелких фракций 0,3-0,6 мм и 40% строительного пенополистирола фракций 0,6-0,7мм. Увеличение доли строительного полистирола приводит к снижению прочности на сжатие, но зато обеспечивает высокую скорость сгорания модели, что положительно сказывается на качестве отливки. На данный состав материала модели получен патент РК [82] (Приложение Д, Е).

Это объясняется низкой вспенивающей активностью вторичных гранул оказавшихся на поверхности формируемой модели.

Заливку металла производим в полистирольные стояки. Горячий металл выжигает полистирол и занимает его место. Выделяющиеся газы отсасываются через слой краски в песок вакуумной системой. При этом металл точно повторяет форму полистирольного блока с моделями. Полученные таким образом отливки имели высокую геометрическую точность (отсутствовала

необходимость в литейных уклонах и припусках на механическую обработку). К тому же вследствие более низкой стоимости строительного полистирола, общая стоимость модели и, следовательно, отливки, снизилась по сравнению с использованием для изготовления модели 100% литейного полистирола.

Проведенные ранее опыты по заливке отливок показывают, что антипригарное покрытие влияет на качество поверхности, на параметры процесса, такие как, скорость заполнямости формы металлом и температура заливки.

Установлено, что с увеличением толщины антипригарного покрытия, снижением газопроницаемости увеличивается поверхностное науглероживание поверхности отливки [83].

Толщина и состав антипригарного покрытия (краска) [83, с.44; 84] оказывают непосредственное влияние на качество поверхности, что связано с газопроницаемостью покрытия, что в свою очередь определяет скорость выгорания модели. Для определения оптимальной толщины нанесения антипригарного покрытия были проведены исследования взаимосвязи между толщиной покрытия (краски), временем сушки [85] покрытия, газопроницаемостью покрытия и шероховатостью поверхности отливки.

Противопригарное покрытие наносили на полистироловую модель с помощью установки для нанесения покрытия и кисти. Толщина покрытия варьировалась в пределах от 0,75 до 2 мм. Сушку моделей с краской осуществляли в специальном сушиле в потоке горячего воздуха, время сушки меняли от 0,5 до 5 часов. В таблице 5.2 приведен оптимальный состав противопригарной краски для отливок из жаропрочного сплава [86]. На рисунке 5.1 приведен зависимость шероховатости отливки от толщины слоя краски на полистироловой модели.



Таблица 5.2 - Состав антипригарной краски для модели, масс.%
R, мкм



Огнеупорный

наполнитель циркон



Гидролизный спирт

Поливинилбутираль

Плотность, г/см3

62

35,5

2,5

1,76

Рисунок 5.1 – Зависимость шероховатости отливки от толщины слоя краски на полистироловой модели

Шероховатость измеряли портативным измерителем шероховатости TR 100, по ГОСТ 2789–73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. Газопроницаемость модели со слоем краски определяли на приборе для определения газопроницаемости модели 04315М (ГОСТ 29234.11- 91). На рисунке 5.2. приведена зависимость шероховатости отливок от шероховатости моделей. На рисунке 5.3. приведена зависимость шероховатости отливок от шероховатости моделей.

Зависимость шероховатости поверхности отливки от шероховатости поверхности модели имеет линейный характер и выражается зависимостью:


Rzот=Rzмод+(30…40 мкм).


140

120


100

80


Г, ед

125 122 118
105 98 100

60 y = -6x + 132,33

R² = 0,9113

40

20

0



0,75 1 1,25 1,5 1,75 2

h, мм


Рисунок 5.2 – Зависимость газопроницаемости модели от толщины слоя

краски на ней


140

120


100

80


Rzот, мкм

60

40



20

0

30 45 60 75 90



Rzмод, мкм
Рисунок 5.3 – Зависимость шероховатости отливок от шероховатости

моделей


Результаты экспериментальных данных по определению зависимости величины пригара отливки от толщины слоя краски на полистироловой модели показаны на графике (рисунок 5.4). До определенной толщины слоя краски по мере ее увеличения уменьшается величина пригара на отливках.


0,7

0,6


0,5
К, г/cu2

0,4


0,3

0,2


0,1

0
0,65

0,58

у=0,0479х2-0,4093х+0,92 R2=0,7953


0,13 0,12 0,12 0,13 0,13



0,5 0,75 1 1,5 2 2,5 3

h, мм
Рисунок 5.4 – Зависимость величины пригара от толщины слоя краски на полистироловой модели


Таким образом, определен оптимальный состав краски для полистироловых моделей при изготовлении отливок из жаропрочного сплава. Также экспериментальным путем показано, что газифицируемую модель следует покрывать слоем противопригарной краски толщиной 1,75 мм.



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   48




©emirsaba.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет