Технологический процесс

1. В процессе производства используется специальная вакуумная форма с вытяжной камерой и с отверстиями для откачки воздуха. В качестве герметизирующих материалов применяют синтетическую пленку, которую наносят на модельную оснастку при изготовлении форм.

2. Нагретую до размягченного пластичного состояния пленку из полимерного материала, толщиной до 0,1 мм и площадью поверхности, равной площади модели в плане, помещают на заранее подготовленную форму. Затем вакуумный насос выкачивает воздух. Это приводит к тому, что под действием приложенной силы вакуумного насоса полимерная пленка плотно прижимается к форме и оформляется в готовое изделие.

3. Затем на уже прижатую к форме пленку из полимерного материала накладывается опока, оборудованная трубой для откачки воздуха со специальным фильтром.

4. Внутренняя часть опоки заполняется специальным сухим огнеупорным формовочным материалом (кварцевый, цирконовый и др. пески), не имеющим спаивающих (вяжущих) веществ и других дополнительных примесей. Перед засыпкой песка пленку, покрывающую модельную плиту, со стороны формы окрашивают огнеупорными красками (графит, алюминиевая пудра, циркон и др.) для предупреждения засора, что обеспечивает хорошую поверхность отливки без пригара. Мелкими встряхиваниями вибростола достигается уплотнение заполнителя опоки, удаляются излишки засыпного материала, а сверху опока накрывается полимерной пленкой, необходимой для уплотнения заполнителя. После этого открывается клапан трубы для откачки воздуха, что приводит к возникновению вакуума в формовочном песке. В результате этого возникает разница внешнего и внутреннего давления на форме (приблизительно 300~400 миллиметров ртутного столба). Благодаря указанной разнице давлений получается форма для литья, обладающая достаточно высокой жесткостью. Значение жесткости формы по шкале твердости может достигать плюс-минус 95.

5. После полного окончания приложения усилия вакуума внутри формы, указанную форму необходимо извлечь, чтобы получилась полость. Усилие должно прилагаться к форме до тех пор, пока форму можно будет извлечь без особых усилий и без ущерба для полученной полости для заливки. Нижнюю часть опоки изготавливают точно так же, как и описано выше для верхней части опоки.

6. В форму при необходимости устанавливаются различные литейные (песчаные) стержни, которые образуют в форме полость отливки. Обе полуформы все время находятся под вакуумом и в таком виде их собирают. Далее происходит заливка металла в образовавшуюся форму. Во время контакта под вакуумом с расплавленным металлом пленка практически не горит, она переходит в газообразное состояние и под действием вакуума проникает в песок, частично конденсируется и затвердевает вместе с зернами песка при охлаждении.

7. Сборка полуформ, ее выдержка перед заливкой и сам процесс заливки металлом производятся без снятия вакуума. Усилие вакуумного насоса должно прилагаться вплоть до полного затвердевания изделия. После полного затвердевания изделия, прекращается откачка воздуха из формы. И когда давление внутри формы начнет приближаться к атмосферному, нижняя и верхняя части формы автоматически распадаются и песок с отливкой вываливаются из опоки через охладительное и пылеулавливающее устройства.

8. Далее следуют финишные операции: отбивка литников, заточка литников, очистка литья, термическая обработка.

Технологический процесс изготовления формы вакуумированием при использовании нагретого песка:

1. Песок нагревают до 70-90°С.

2. Модельную плиту 1 покрывают пленкой 3 и устанавливают опоку 4, которую засыпают нагретым сыпучим материалом 5.

3. Пленка, размягчаясь, деформируется и под действием массы нагретого наполнителя и подводимого вакуума идеально облегает профиль модели.

4. Затем на контрлад опоки накладывается второй слой синтетической пленки 6 и подключают опоку к вакуумному насосу.

5. Далее процесс протекает по стандартной схеме изложенной выше, начиная с пункта 5.

Технология заливки

1. Не допускается разбрызгивание, от начала и до конца процесса необходимо поддерживать основной литниковый канал в наполненном состоянии.

2. Чтобы избежать воспламенения полимерной пленки, время отводимое на формовку должно быть максимально коротким, для чего увеличивают внутреннюю площадь литников-питателей или их количество. Если изделие имеет большую плоскость, то заливку делают под уклоном.

3. Во избежание разрушения формы из-за высокой скорости заливки на пути следования металла делают специальные оттоки и рассекатели.

Механизм затвердевания отливки

Непосредственно после заливки металла скорость охлаждения отливки сравнительно велика, так как залитый металл под действием вакуума плотно прилегает к поверхности формы. После достаточного прогревания формы и повышения температуры формы скорость охлаждения отливки снижается. Скорость теплоотвода через форму при вакуумной формовке снижается при уменьшении размеров зерен песка и увеличения разряжения.

С температурными условиями связано формирование структуры, а следовательно, и механических свойств отливок. Замедленное охлаждение влияет на свойства отливок неоднозначно. Склонность тонкостенных отливок из чугуна к отбеливанию больше, чем при сырых песчаных формах; для относительно толстостенных отливок - противоположная закономерность.