PROSPECTS OF THE METHOD FOR OBTAINING REMOVABLE MODELS BY PRESSING WAX-LIKE MATERIALS IN THE FIELD OF ACTION OF CENTRIFUGAL FORCES
Authors: Жилин С.Г. , Богданова Н.А. , Фирсов С.В. , Комаров О.Н. 
Published: December 2023

Для получения литья повышенной размерно-геометрической точности из широкой номенклатуры сплавов, как правило, применяют специальные процессы, совершенствование которых в ряде случаев направлено на устранение операций механической обработки заготовок. Одним из таких процессов является экспериментальное литье по выплавляемым пористым моделям, получаемым прессованием порошков, состоящих из воскообразных модельных композиций. При получении поверхности таких пористых моделей важное значение имеют геометрические параметры формообразующей полости пресс-матрицы, конструктивное исполнение которой призвано обеспечивать направленную передачу нагрузки от прессующих элементов всему объему уплотняемого материала. В ходе разработки основ метода получения экспериментальных моделей (во многом благодаря их внутренней пористости) удалось устранить дефекты, возникающие по причине теплофизических явлений в материалах: усадку модельного материала, образование трещин в слоях керамической формы и разрушение последней. Отмеченные браконосные явления сопровождают ряд технологических этапов: изготовление выплавляемых моделей и керамических оболочковых форм, выплавление модельной массы из керамики, заливка форм расплавом. Наряду с несомненными преимуществами такого подхода к формированию структур прессовок отмечается и недостаток: изменение их геометрии ввиду упругого возврата уплотняемого материала, появляющегося вследствие переуплотнения или неравномерного нагружения разнотолщинных участков прессовки. Обеспечение направленного нагружения порошкового тела становится возможным при его уплотнении в поле действия центробежных сил для получения прессовок сложной конфигурации, в том числе, представляющих собой форму тел вращения. В работе исследовано влияние ряда параметров процессов, сопровождающих силовое воздействие центробежного поля на характеристики уплотняемых порошковых тел, состоящих из воскообразных композиций, предназначенных для формирования из них прессованных удаляемых моделей с повышенной размерно-геометрической точностью. Расчетное определение скорости вращения пресс-оснастки, при которой обеспечивается уплотнение порошкового тела до технологически приемлемой плотности с учетом требуемой геометрии прессовок, сопоставлено с экспериментальными результатами. Определены варианты повышения энергоэффективности процессов уплотнения порошковых тел в поле действия центробежных сил из материалов на основе воскообразных композиций.

To obtain a casting of increased dimensional and geometric accuracy from a wide range of alloys, as a rule, special processes are used, the improvement of which in some cases is aimed at eliminating the operations of machining blanks. One of such processes is experimental investment casting of porous patterns obtained by pressing powders consisting of wax-like pattern compositions. When obtaining the surface of such porous models, the geometrical parameters of the shaping cavity of the press matrix are of great importance, the design of which is designed to ensure the directed transfer of the load from the pressing elements to the entire volume of the compacted material. In the course of developing the fundamentals of the method for obtaining experimental models (largely due to their internal porosity), it was possible to eliminate defects that arise due to thermophysical phenomena in materials: shrinkage of the model material, cracking in the layers of the ceramic mold and destruction of the latter. The noted defective phenomena accompany a number of technological stages: the manufacture of investment models and ceramic shell molds, the melting of a model mass from ceramics, and the casting of molds with a melt. Along with the undoubted advantages of this approach to the formation of compact structures, there is also a disadvantage: a change in their geometry due to the elastic return of the compacted material, which appears as a result of overconsolidation or uneven loading of different thickness sections of the compact. Ensuring directional loading of the powder body becomes possible when it is compacted in the field of action of centrifugal forces to obtain compacts of complex configuration, including those representing the shape of bodies of revolution. In this work, the influence of a number of process parameters accompanying the force impact of a centrifugal field on the characteristics of compacted powder bodies, consisting of waxy compositions, intended for the formation of pressed removable models with increased dimensional and geometric accuracy, is studied. The calculated determination of the speed of rotation of the press tooling, at which compaction of the powder body is ensured to a technologically acceptable density, taking into account the required geometry of the compacts, is compared with the experimental results. The options for increasing the energy efficiency of the processes of compaction of powder bodies in the field of action of centrifugal forces from materials based on wax-like compositions are determined.