Влияние конфигурации модели и подвода литниково-питающей системы к отливке на точность размеров отливок в ЛВМ для ювелирного производства

Для определения влияния подвода необходимо исследовать различные конфигурации отливок и способы подвода ЛПС, при этом толщины питателей должны быть одинаковыми. Так же необходимо придерживаться размеров применяемых в ювелирном производстве, т.е. размеры моделей и толщины питателей должны быть близкими к ювелирному производству. Часть размеров моделей должны совпадать друг с другом, в целях повышения точности результатов. Для выполнения вышеуказанных требований были изготовлены ряд моделей показанных на рис. 1  

рис.1 Модели

Модель №1 представляет собой параллелепипед – на данной модели возможно будет измерить свободную усадку. 
Модель №2 – двутавр с подводом литника снизу отливки - данная модель покажет затрудненную усадку.
Модель №3 – двутавр с подводом литника сбоку, что так же покажет затрудненную усадку. 

Конфигурация данных моделей дает широкий обзор исследований, т.е. возможно сравнить свободную усадку с затрудненной, а так же затрудненную с разным подводом питателя.

Показанные на рис. 1 мастер-модели изготавливались путем выращивания по технологии Objet, а затем, по готовым мастер-моделям, были изготовлены резиновые пресс – формы из жидкой безусадочной резины. [2]
Тем самым были изготовлены мастер-модели и формы для исследования поставленных задач.

Порядок выполнения эксперимента

1. Изготовить требуемый ряд выплавляемых моделей при помощи воскового инжектора и резиновых пресс-форм
2. Измерить полученные выплавляемые модели и полимерные мастер-модели, с помощью цифрового штангенциркуля. Полученные данные занести в таблицу
3. Собрать модельные блоки из выплавляемых моделей
4. Изготовить литейные формы по изготовленным ранее модельным блокам
5. Поставить литейные формы в прокалочную печь и произвести прокалку форм
6. Залить литейные формы расплавом в литейной машине
7. Выдержать залитые формы до температуры выбивки
8. Размыть литейные формы и извлечь блоки отливок
9. Промыть отливки и положить их в «отбел», для снятия обогащенного слоя. Затем промыть от «отбела» в проточной воде
10. Просушить блоки отливок в сушильном шкафу
11. Произвести операцию раскусывание блоков отливок
12. Измерить полученные отливки, с помощью цифрового штангенциркуля. Полученные данные занести в таблицу
13. Вычислить средние значения по полученным выплавляемым моделям и отливкам
14. Вычислить усадку
15. Построить зависимости
• График изменение размера на этапах: Мастер-модель – восковка – отливка по размерам А и Б
• График усадки на этапах Мастер-модель – восковка – отливка по размерам А и Б
16. Вычислить коэффициенты усадки

Описанная выше последовательность с 1, 3 – 11 пункты является, технологией литья по выплавляемым моделям (ЛВМ). 

Обработка результатов
Измерение размеров производилось согласно рис. 1, на этапах мастер-модель – выплавляемая модель – отливка. Все отливки изготавливались из латуни. Для повышения точности измерений было изготовлены по 10 восковок (отливок) каждой мастер-модели, затем была вычислена усадка на каждом переходе, по следующей формуле:

Где Δ L- разность между размером модели и отливки (мм), 
Δ - относительное значение усадки (%),
  L_мод, L_отл- измеряемый размер модели и отливки (мм)
Полученные данные были сведены в таблицу 1.

По полученным данным были произведены расчеты усадок в абсолютных и относительных показателях (таблица 2), на всем технологическом цикле.

Затем были построены графики: «Изменение размера на этапах: Мастер-модель – восковка - отливка по размерам А и Б» (график 1) и «Усадка на этапах Мастер-модель – восковка - отливка по размерам А и Б» 

График 1 показывает уменьшение размеров в процессе проведения технологических операций. По нему можно определить, что изменение размера на этапах Мастер-модель – восковка – отливка происходит по линейному закону.
Для того чтобы проанализировать влияние изменения размеров на технологическом цикле, перейдем к рассмотрению графика 2.

Рис.3 График №2 Усадка на этапах технологического процесса (ММ – мастер-модель)

Из графика 2 видно, что максимальная усадка прошла на модели №1, так как конфигурация модели позволяет усаживаться выплавляемой модели и отливке свободно. Модель №2 усела меньше по сравнению с первой, т.к. на ней имеются выступы, которые тормозят усадку. Модель №3 усела еще меньше относительно 1 и 2 модели – это связано с хорошим питанием отливки и выступами, которые приводят к торможению усадки. На графике 2 можно так же заметить, что на всех этапах усадка резиновой формы и восковки меньше, чем при литье, кроме модели №3, размера «Б». Это связано с тем, что при запрессовке модельным составом резиновой пресс-формы, была небольшая выдержка воска под давлением, тем самым не было достаточной подпитки модели воском и усадка в воске прошла больше чем при литье, так как центральный стояк и литниковая чаша при литье металлов является прибылью, и они обеспечили постоянную подпитку отливки расплавом в жидком состоянии.

Выводы
Из проведенных выше исследований и анализа можно сделать следующие выводы:
1. На значение усадки огромную роль играет конфигурация модели. В проведенном исследовании различие усадок между моделями №1 и №2 составили более 14%.
2. Различие подвода ЛПС между отливками по моделям №2 и №3, по размеру «А», привело к различию усадки более 8%, а по размеру «Б» более 26%.
3. Так же немаловажную роль играет технологический процесс изготовления выплавляемых моделей и отливок. Из-за нарушения параметров технологического процесса в изготовлении выплавляемых моделей, получилось увеличение усадки на выплавляемой модели.
4. В технологии «литье с камнями» необходимо учитывать усадочные процессы на всех этапах технологического процесса. Кольца необходимо выполнять «в размере», т.к. после получения отливки с камнями категорически запрещается производить операции увеличение или уменьшение размера кольца. На размер отливки влияет размер мастер-модели.

Следующим этапом научной работы является исследование влияния толщины питателя отливки и вида заливаемого сплава на усадочные процессы.