Прогрев литейной формы

Согласно технологии, следующий необходимый элемент оборудования литейной – муфельная печь ЭМП. Нагрев опок осуществляется автоматически по программам с устанавливаемой скоростью 1...10°С/мин до 1050°С. При ступенчатом нагреве программа может содержать до 9 участков типа НАГРЕВ, ВЫДЕРЖКА, ОХЛАЖДЕНИЕ, следующих в задаваемом порядке, длительности участков выдержки могут устанавливаться до 17 часов. ЭМП хранит 12 таких программ нагрева. На дисплее ЭМП отображается вся необходимая информация – этап программы, температура, времена от начала и до конца участка и программы.

В ЭМП 12.Х размещается 6 опок Х6 или 3 типоразмера Х9. Предусмотрены возможности установки таймера включения программ в любое время при работе «через ночь» или через несколько дней, а также немедленный старт двух, наиболее часто используемых, программ.

Важный фактор, требующий учета для точного литья – расширение. Этот процесс для каждой паковочной массы протекает по-разному. Он зависит не только от вида и концентрации жидкости для замешивания, но и от состава наполнителей, пропорции связующих веществ и наполнителей.

Общее расширение обуславливается ходом химических реакций при затвердевании (схватывании) и структурными изменениями при нагреве опок. Для прочности и огнеупорности литейной формы необходима относительно крупная фракция наполнителя. Для получения гладкой поверхности добавляется кварцевый порошок с размером частиц около 5 мкм. Он заполняет пространство между крупными зернами. Разные размеры частиц и точно подобранная пропорция влияют на общее расширение паковочной массы.

Уже на этапе отверждения паковочная масса увеличивается в объёме, образуется новое соединение. Растущие кристаллы и застывший кремнезём влияют на расширение.

Процесс термического расширения проходит в несколько этапов. При нагреве камеры до 230°С наблюдается незначительное расширение вследствие химической реакции между компонентами паковочной массы. При этом выделяется связанная кристаллическая вода, которая испаряется вместе со свободной водой – температура опоки остаётся около 100°С до конца испарения. Из графика экспериментальных данных, полученных на муфельной печи ЭМП 12.Х, видно, что процесс удаления воды продолжается около 50 минут.

Следующее чёткое расширение происходит при температуре между 230°С и 270°С, обусловленное преобразованием кристаллической решетки кристобалита. В этом критическом интервале температур слишком быстрый нагрев вызывает большое механическое напряжение в материале, что приводит к образованию трещин в опоках. Изменение объема вследствие преобразования кристобалита в этом температурном интервале также сопровождается выделением остатков влаги. Из графика можно определить продолжительность этапа нагрева и выдержки при 270°С – около 2-х часов. При наличии сушильной печи опоки выдерживаются в ней при этой температуре 1 час, а затем 1 час – в муфельной печи с последующим продолжением нагрева – такой подход оптимизирует загрузку и использование ресурса оборудования.

Процесс расширения продолжается до преобразования кристаллической решетки кварца при температуре 573°С – после этого термическое расширение, в основном, завершено. Между 573°С и 590°С можно сделать выдержку при температуре 580°С, однако, для процесса расширения преобразование кварца не является столь критическим, как преобразование кристобалита, поэтому эта дополнительная стадия необязательна, если необходимость в ней не указана в инструкции на материал.

Шоковые массы являются хорошей альтернативой классическим с точки зрения экономии времени, поскольку значительно сокращают процесс предварительного нагрева литейной формы. У этих паковочных масс, по сравнению с обычными, расширение в процессе затвердения больше, чем термическое. Благодаря этому давление, дополнительно возникающее при предварительном нагреве за счет термического расширения и выделения водяного пара и аммиака, не повышается. Если при прогреве обычных масс необходимы стадии выдержки, чтобы снизить давление, создающееся при термическом расширении кварца и кристобалита (выдержка также способствует медленному удалению влаги), то для шоковых масс температура в муфельной печи при установке опок намного выше, чем температура кристобалитового или кварцевого скачка наполнителей.

Для предварительной выплавки воска, сушки огнеупорных моделей используют сушильную печь ЭПС с нагревом до 300?С, программа которой предусматривает установку температуры и скорости нагрева, времени выдержки.

Использование сушильной печи служит эффективным дополнением к технологическому процессу, сокращению времени на прокаливание формы в муфельной печи и увеличению срока службы ЭМП, получению более качественных литейных форм.

Рис.22 Рис.23