Эко- криотехнологии получения отливок из металла по ледяным моделям

В. С. Дорошенко


Полный текст статьи

Аннотация

Привлечение криотехнологии в формовочные процессы литейного производства, в частности для получения песчаных форм по разовым ледяным моделям, вызвано возможностью минимизации применения неорганических материалов (в т. ч. связующих) путем получения оболочковых форм. Применение при этом агрегатных переходов воды (из жидкого в твердое при замораживании модели, опять в жидкое – таяние модели при освобождении полости формы, а затем испарение при сушке увлажненной формы) в какой-то мере подобно кругообороту воды в природе. Разработана разновидность вакуумной формовки по ледяным моделям (упакованным в пенку), при которой вода не попадает в песок формы, и может полностью использоваться повторно наряду с многократным использованием песка. Такая технология относится к крио-вакуумным процессам, в которых сухой песок формы (без связующего) уплотняется под воздействием вакуума, а литейные формы подключаются трубопроводами к вакуум-насосу. При этом литье по ледяным моделям совмещается с вакуумно-пленочной формовкой (ВПФ), которая является наиболее экологически безопасным способом производства отливок в разовые песчаные формы. При ВПФ газы, возникающие при заливке расплавленного металла в литейную форму, практически полностью откачиваются вакуум-насосом из формы, а отсутствие связующего в сухом кварцевом песке снижает до минимума такое газовыделение. ФТИМС НАН Украины также патентует три разновидности способа изготовления по разовым ледяным моделям песчаных оболочковых форм из сыпучего формовочного материала. При этом оболочка образуется путем затвердевания в ней самотвердеющей композиции при введении в контакт отвердителя со связующим. 1-й вариант: ледяная модель служит носителем отвердителя, а облицовочный слой песка — связующего. Во 2-м - ледяная модель служит носителем связующего, а сухая песчаная облицовочная смесь содержит отвердитель. Наиболее экологически благоприятный 3-й вариант: модель замораживается из чистой воды, которая не вступает в реакции отверждения формовочной смеси с добавками реагентов отвердителя и связующего, но без воды эти реакции не идут. Во всех трех способах подбирали составы связующих композиций с максимальной скоростью твердения, зачастую выискивая в технической литературе отвергнутые составы холоднотвердеющих песчаных смесей (ХТС) по причине их малой «живучести». Создание и отработка способов получения оболочковых форм с противопригарной и мелкозернистой облицовкой (покрытием) вокруг разовой ледяной модели закладывает основу новой крио- (крио-вакумной) технологии литья мелких и средних металлозаготовок. Она исключает или сводит к минимуму использование органических полимеров: связующего для песка оболочковой литейной формы, заменяет пенопластовые или выплавляемые парафино-стеариновые модели на ледяные. Такая криотехнология литья по разовым моделям соответствует экологически чистым безотходным технологиям с использованием принципа "просто добавь воды".

Ключевые слова: литье, ледяная модель, криотехнология, вакуум, литейное производство, отливка, оболочковая форма, ВПФ, экологический, безотходный, кругооборот воды.