Академия Ювелирного Искусства

 
На главную / Научная деятельность

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЬЯ С ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА СИСТЕМУ «РАСПЛАВ-ФОРМА»

Дата публикации: 10.02.2006

Станислав
Леонидович Зеленков, Украина
Директор учебно
производственного центра
"Академия ювелирного искусства"

Для предотвращения дефектов газового происхождения в отливках (поверхностные раковины, просечки, рассеянная и концентрированная газовая пористость) получили распространение различные технологические приемы, суть которых заключается в максимальной дегазации сплава и применении рациональных систем питания отливок. Однако литейные формы с повышенной газотворностью (песчано-глинистые, оболочковые из термореактивных и холоднотвердеющих смесей) снижает вероятность получения отливок без дефектов газового происхождения.

 

Рис. 1. Изменение газового давления на границе “металл ¾ форма”

Нестабильны по обеспечению качественных отливок и спекаемые керамические формы, обладающие сравнительно низкой газотворностью. Разнообразная по характеру пористости структура керамики при литье по выплавляемым моделям и постоянным моделям, а также хаотичное расположение пор в керамических покрытиях литейных форм в ряде случаев являются причинами локального увеличения газового давления на границе контактной поверхности формы и отливки (рис. 1). Это в свою очередь приводит к появлению местных газовых просечек на поверхности отливки.

Для обеспечения стабильных условий формирования качественной поверхности отливок без дефектов газового происхождения разработана специальная литейная технология с применением внешнего воздействия на систему “расплав ¾ шликерная керамическая оболочка”.

Для формирования гипсового стержневого ящика по имеющейся модели применяется пластичная полиэтиленовая пленка и вакуумирование (разряжение 2...5 мм рт.ст.). Для получения по гипсовому ящику керамического стержня из водного шликера (аморфный кремнезем ¾ 50 %, синтетический шлак на основе извести и плавикового шпата ¾ 25 % и воды ¾ 25 %) с равномерно расположенными порами использовали электромагнитное поле, воздействие которого на систему “водный шликер ¾ водопоглощающий гипсовый ящик” обеспечивает регулярную структуру шликера как континуальной среды. В тонком прилегающем к поверхности слое шликерного стержня поры с сообщающимися каналами (фильтрационные пути давления влаги при удалении ее в контакте с гипсом) отсутствуют (рис. 2).

Для исследования микроструктуры контактного слоя керамической формы применяли методы электронноскопии и рентгеновской дифрактометрии (рис. 3).

Косвенный метод электронноскопии основан на снятии отпечатка с исследуемых структур (шликерная керамика). Применяли двухступенчатую схему снятия отпечатка. Первичный отпечаток изготавливался из раствора коллоидов амилацетата (0,5 % раствор). После высыхания растворителя на образовавшуюся пленку наносился 2 % раствор коллодия в амилацетате. Полученную пленку отделяли от поверхности керамики и помещали в напылитель ВУП-2К для нанесения на нее вторичного отпечатка путем напыления угольной пленки. Для повышения контрастности применяли платиновое оттенение, наносимое в вакууме под углом к поверхности. Выступы на поверхности образца экранируют часть пленки ¾ подложки от попадания на нее атомов металла. На пленке образуется тень, более прозрачная для электронов, чем напыленные металлом участки. Соответственно этому на экране микроскопа эти участки будут более светлыми по сравнению с остальными, а на негативе более темными. Глубина вакуумирования составляла Р=133×10-4 Па. После оттенения и напыления углем реплики помещали в закрытые боксы, где в парах амилацетата растворяли каллодиевую реплику. Оставшаяся угольная реплика, оттененная платиной, исследовалась под микроскопом.

 
 
 

Рис. 2. Структура шликерного
стержня
(´ 300)

Рис. 3. Микроструктура контактного слоя
керамической формы
(´ 5000)

Для получения дифрактограмм поверхности облицовочного слоя до и после контакта с расплавом применяли известную методику регистрации дифракционной картины использовался прибор УРС-50ИМ. Лучи из рентгеновской трубки, проходя через ограничительные щели ¾ диафрагму, попадали на образец. Гониометрическое устройство ГУР-1 позволило точно измерить углы поворота образца, установленного на оси устройства и счетчика, относительно первичного пучка рентгеновских лучей от 0 до 80°.

Исследуемый образец имел плоскую форму с поверхностью, обеспечивающей пересечение образца рентгеновскими лучами под всеми углами дифракции. Измерение интенсивности рентгеновских лучей осуществлялось ионизационным методом самогасящимся счетчиком Гейгера. Измерение интенсивности дифракционных максимумов производилось по пересчетной схеме с регистрацией количества импульсов, зафиксированных электромеханическим счетчиком с точностью 3 %. Рентгеновский аппарат дает практически постоянное напряжения до 50 кВ при токе через трубку до 12 мА.

Расшифровка рентгенограмм выполнялась по известной методике, суть которой сводилась к определению новообразований в поверхностном слое исследуемого образца после контакта с расплавом по степени изменения величины угла, а качественный анализ вещества осуществляется по набору межплоскостных расстояний.

Выполненные исследования показали, что характер пористости керамического облицовочного слоя предопределяет также и микрошероховатость поверхности отливок. Увеличение пористости контактного керамического слоя формы выше 12...14 % интенсифицирует процессы возникновения пиков газового давления и окисления на границе “расплав ¾ форма” и формирование величины шероховатости поверхности, требующей обработку резанием.

Достигаемая величина пористости в контактном слое форм определяет степень активности процессов проникновения расплава в поры формы и вероятность возникновения дефектов газового происхождения. Условие, при котором расплав контактирует с пористостью кварцевой керамики в пределе 2...6 % является оптимальным.

Разрабатываемая специальная технология литья в шликерные керамические формы с внешним воздействием на систему “форма ¾ расплав” апробировалась при изготовлении стальных вставок пресс-форм при литье под давлением (Тернопольский завод "Орион") и для алюминиевых отливок (ПО "Арсенал С.Петербург).

В процессе изготовления сложнопрофильных отливок из алюминиевого сплава АК 23-1-3ТЧ, к качеству которых предъявляются повышенные требования (100 % рентгеноконтроль по всем направлениям), по существующей технологии литья в песчаные формы выявилось большое количество брака по пористости отливок. Так, например, для 10 наименований отливок брак достигал от 7 до 81,6 %.

Технологический процесс литья в шликерные керамические формы, разработанный для широкой гаммы мелкосерийных сложнопрофильных заготовок, успешно апробирован при изготовлении художественных отливок различных типоразмеров в экспериментальной лаборатории специальных способов литья Учебно-производственного центра «Академия ювелирного искусства» (рис. 4 - 7) для конкретной партии отливок из сплавов бронз развесом от 6 до 30 кг с толщиной стенки от 4 до 10 мм. Результаты исследования качества отливок показали, что дефекты газового происхождения в отливках, полученных специальной технологией литья в шликерные керамические формы с внешним воздействием на систему “форма ¾ расплав”, отсутствовали, брак по пористости снизился.

Для внедрения специальной технологии литья необходимо оборудование, обеспечивающее получение отливок не только при индивидуальном, но и серийном характере производства.

 Рис. 4 - 7. Сложнопрофильные отливки

 

Факты об Академии

Учебно-производственный центр «Академия ювелирного искусства» — негосударственное профессионально-техническое учебное заведение, находящееся в системе Министерства образования и науки Украины.

Обучение в Академии

Основная цель обучения — освоение учащимися основ ювелирного дела, принципов ювелирного искусства, технологий и методов декоративной обработки материалов, навыков моделирования ювелирных изделий как для ручного художественного изготовления, так и для внедрения в промышленное ювелирное производство.

Повышение квалификации

На курсах занимаются ювелиры, имеющие опыт работы на ювелирных предприятиях. Под руководством наших мастеров слушатели курсов приобретают новые знания, осваивают передовые современные технологии, совершенствуют своё индивидуальное мастерство.
Академия Ювелирного Искусства © 2008 Обучение ювелиров, курсы ювелиров
 65005, Одесса, ул. Мельницкая 24-А
+38 (0482) 325-335.
Факс: +38 (0482) 326-118

academy@jewerly.com.ua
 

Наши партнеры: