БЛОК МОДЕЛЬНЫЙ ИЗ ВОСКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЛИТЬЯ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использована при изготовлении художественных отливок по выплавляемым моделям в объемные формы, например, на цементном связующем.
Известна конструкция модельного блока из воскообразных материалов, которая используется для литья ювелирных и художественных изделий по выплавляемым моделям, содержащая модель отливки и элементы литниковой системы (Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горина Н.Б. Ювелирное и художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди. - Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение, 1991. -с.127-128.).
Элементы литниковой системы такого модельного блока выполнены полностью из воскообразного модельного состава. Данная конструкция модельного блока позволяет получать только мелкие отливки в формы на гипсовом связующем. В данном случае процесс вытопки модельного состава горячим воздухом форма прогревается от наружной поверхности к внутренней, модельный состав подплавляется у стенок формы и впитывается в поры формы, не оказывая значительного механического давления на стенки формы. Однако, при получении крупногабаритных отливок в формы на цементном связующем, впитывания модельного состава практически не происходит вследствие значительно меньшей пористости формы и несмачиваемости поверхности цементной формы воскообразным модельным составом. Данная конструкция модельного блока приводит к появлению в форме трещин, нарушающих ее сплошность, так как в процессе нагрева модельный состав расширяется и в массивных местах оказывает значительное механическое давление на стенки формы. При прокалке
происходит развитие трещин. В процессе заливки в них заливается металл, что приводит к появлению на отливках дефекта «облой».
Наиболее близким по технической сущности является блок модельный для литья художественных изделий, включающий модель отливки и пустотелые элементы литниковой системы, содержащей литниковую чашу, стояк и питатели (Зотов Н.Б. Художественное литье. - М., Машиностроение, 1988 г.-с.191-192.).
Данная конструкция модельного блока имеет следующие недостатки:
- опустошение массивных элементов литниковой системы проводят только на прямых участках, выходящих на литниковую чашу;
- пустотелые модели элементов литниковой системы изготавливают способом обмакивания в жидкий модельный состав металлического стержня, который удаляется только после нагрева во время вытопки модельной массы, что технологически невозможно при изготовлении крупных объемных форм на цементном связующем;
- не позволяет изготовить всю литниковую систему пустотелой сложной разветвленной конструкцией.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является создание модельного блока, конструкция которого обеспечивает снижение силового воздействия на литейную форму в процессе расплавления модельного состава, и предотвращение образования трещин в литейной форме и дефекта «облой» на отливках. Также положительным эффектом является ускорение процесса удаления модельного состава из формы.
Указанная задача достигается тем, что в блоке модельном из воскообразных материалов для литья художественных изделий по выплавляемым моделям, включающем модель отливки и пустотелые модели элементов литниковой системы, содержащей литниковую чашу, стояк и питатели, согласно полезной модели на стояке закреплен коллектор, на стенках которого равномерно установлены питатели, а толщина стенок стояка, коллектора и питателя выполнена (0,1...0,3)Н, где H - внешний
размер элемента литниковой системы, при этом толщина стенок литниковой чаши соизмерима с толщиной стенок стояка.
Воскообразные элементы литниковой системы изготавливаются пустотелыми до изготовления модельного блока. Это достигается помещением внутрь каждого элемента литниковой системы опустошающую вставку с уклоном 1...3 градуса, смазанную разделительным составом, например, машинным маслом. После заливки модельного состава в пресс-форму опустошающую вставку извлекают, когда на границе с опустошающей вставкой модельный состав находится в твердо-жидком состоянии. Толщиной опустошающей вставки можно регулировать толщину стенок всех элементов литниковой системы в интервале (0,1...0,3)H, где Н - внешний размер элемента литниковой системы. Влиянием конусности опустошающей вставки на размер можно пренебречь. Элемент литниковой системы с толщиной стенки, размер которой менее 0,1Н, где Н - внешний размер элемента литниковой системы, имеет недостаточную прочность. При толщине стенки более 0,3Н, где Н - внешний размер элемента литниковой системы, необходимый эффект не достигается, так как механическое давление нагревающегося модельного состава на стенку формы достаточно велико, чтобы вызвать нарушение ее сплошности.
Наличие коллектора между стояком и питателями позволяет обеспечить рассредоточенный подвод металла к отливке большим количеством равномерно распределенных питателей, что очень важно для тонкостенных сложнопрофильных отливок, каковыми в большинстве случаев являются художественные отливки. Модельный блок из пустотелых элементов собирают способом напайки.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фиг.1 показан общий вид блока модельного в разрезе.
К модели литниковой чаши 1 (фиг.1) припаивается модель стояка 2, от которой отходят модели двух ветвей коллектора 3. От моделей коллекторов 3 модели питателей 4 подходят непосредственно к модели отливки 5, при этом
1
толщина стенок h стояка 2, коллекторов 3 и питателей 4 выполнена (0,1...0,3)Н, где Н - внешний размер элемента литниковой системы, при этом толщина стенок h литниковой чаши 1 соизмерима с толщиной стенок h стояка 2.
В процессе вытопки горячим воздухом модельный состав в массивных элементах литниковой системы прогревается в первую очередь изнутри, со стороны опустошения. Расплавленный модельный состав вытекает через внутренние пустоты в элементах литниковой системы, не оказывая силового воздействия на стенки формы. Трещин в форме не возникает, форма сохраняет целостность, «облой» на отливках отсутствует.
Пример изготовления и применения блока модельного для отливки «Орел».
Модель отливки габаритными размерами 220×335×110 мм средней толщиной стенки 5 мм изготавливают в виксинтовой пресс-форме запрессовкой модельного состава. Пустотелые элементы изготавливают свободной заливкой воскообразного модельного состава с температурой 60°С в металлические пресс-формы, куда установлены опустошающие пластмассовые вставки с уклоном 2 градуса. Внутренние размеры пресс-форм и диметр опустошающих вставок обеспечивают толщину стенки элемента литниковой системы, равной (0,1...0,3)Н, где Н - внешний размер элемента литниковой системы. Затвердевание модельного состава начинается с наружных поверхностей от контакта с металлическими стенками пресс-формы. У опустошающих вставок модельный состав затвердевает в последнюю очередь. Извлечение опустошающих вставок производится при температуре модельного состава у опустошающей вставки 35...40°С, когда на границе со вставкой состав находится в твердо-жидком состоянии. Модельный блок собирают из пустотелых элементов способом напайки. Затем модельный блок помещают в опоку, которую заполняют наливной формовочной смесью на цементном связующем. После отверждения смеси и необходимой выдержки для прохождения процессов гидратации в
связующем, форму помещают в вытопочный шкаф. Форму нагревают до 150°С, модельный состав расплавляется и вытекает из формы. После этого форму прокаливают и заливают художественной бронзой. После остывания форму выбивают и отливку очищают от остатков формовочной смеси. Отливка годная, литейные дефекты отсутствуют.