Вакуумно-ультразвуковая обработка самотвердеющих суспензий в художественном литье

Abstract

В настоящее время для изготовления художественных отливок из цветных сплавов перспективным является литье по выплавляемым моделям в монолитные гипсовые формы. Наибольшее распространение получил Capaco-process, заключающийся в проведении высокотемпературной прокалки форм для удаления модельного состава и увеличения прочности за счёт частичного спекания формовочной массы. Однако остаётся высокой вероятность появления поверхностных дефектов на отливках в виде наростов и наплывов из-за высокой адсорбции пузырьков воздуха на поверхности выплавляемых моделей. Для предотвращения этого применяют дегазацию смеси путём вибровакуумирования, которое проводят в два этапа: после затворения и перемешивания формовочной массы в промежуточной ёмкости и после заливки смеси в опоку с моделью. Вибровакуумирование позволяет в достаточной степени дегазировать невысокие формы для мелких, простых моделей и является малоэффективным при изготовлении сложнопрофильных тонкорельефных художественных отливок. В статье представлен способ изготовления форм из самотвердеющих смесей для литья по выплавляемым моделям. Он основан на использовании вакуумно-ультразвуковой обработки суспензий. Вакуумно-ультразвуковая обработка обеспечивает наибольший эффект дегазации для любых размеров форм. Кроме того, имеющие место акустические течения обеспечивают вывод пузырьков из поднутрений и «карманов» сложнопрофильных, тонкорельефных моделей, что позволяет проводить указанную технологическую операцию в один этап после заливки суспензии в опоку. Для эффективной дегазации самотвердеющей суспензии разработана методика расчета параметров вакуумно-ультразвуковой обработки. В результате появляется возможность управлять процессом их дегазации, что обеспечивает качественное формообразование для производства художественных изделий.Currently, investment casting in monolithic gypsum moulds is promising for the manufacture of art castings from non-ferrous alloys. Capaco-process is most widely used. It consists in the high temperature calcination of mould to remove the model composition and increase strength because of partial sintering of the moulding composition. However, there remains a high probability of occurrence of surface defects on the castings as nodules and wart due to the high adsorption of air bubbles on the surface of cast models. To prevent this, slurry degassing by vibrovacuumation is used, which is carried out in two stages: after mixing and kneading the molding material in the intermediate container and then after pouring the mixture in the casting-box with a model. Vibrovacuum treatment is sufficient to degas the low moulds for small, simple models and is ineffective in the manufacture of complicated thin-profile art castings. The paper presents a method for manufacturing the moulds of self-hardening mixtures for investment casting. It is based on vacuum ultrasonic treatment of slurry. Vacuum-ultrasonic treatment provides the greatest effect of degassing for any size of mould. Also the acoustic streaming provides an outlet of air bubbles from undercuts and “pockets” of complicated thin-profile models that allows to carry out the process in one step after pouring the slurry in the casting-box. For effective degassing of self-hardening slurry a method was developed for calculating the parameters of vacuum-ultrasonic treatment. As a result, it becomes possible to control the process of degassing of selfhardening slurry, which provides high-quality forming for the production of art castings.