Отливка гипсовой формы

Литье в гипсовую форму — это металлообрабатывающий процесс литья , аналогичный литью в песчаные формы, за исключением того, что формовочным материалом является парижский гипс, а не песок . Как и литье в песчаные формы, литье в гипсовые формы является одноразовым процессом, однако его можно использовать только с материалами из цветных металлов. Он используется для отливок весом от 30 г (1 унция) до 7–10 кг (15–22 фунта). Обычно на подготовку формы уходит меньше недели. С помощью гипсовых форм можно достичь производительности 1–10 единиц в час. ^[1]^[2]

Детали, которые обычно изготавливаются методом гипсового литья, представляют собой детали замков, шестерни, клапаны, фитинги, инструменты и украшения. ^[2]

Подробности

Штукатурка не является чистым парижским гипсом, а скорее содержит добавки для улучшения прочности в сыром виде, прочности в сухом состоянии, проницаемости и заливочных качеств . Например, тальк или оксид магния добавляют , чтобы предотвратить растрескивание и сократить время схватывания; известь и цемент ограничивают расширение при обжиге; стеклянные волокна повышают прочность; В качестве наполнителя можно использовать песок. ^[1] Соотношение ингредиентов – 70–80 % гипса и 20–30 % добавок. ^[2]

Выкройка для сложной обычно изготавливается из металла, однако резиновые геометрии можно использовать формы; эти формы называются Резиновая гипсовая форма . Например, если отливка включает входящие углы или сложные угловатые поверхности, то резина достаточно гибкая, чтобы ее можно было удалить, в отличие от металла. ^[1] Эти формы также недороги, пригодны для многократного использования, более точны, чем стальные формы, быстро производятся и легко заменяются. ^{[ нужна ссылка ]}

Типичные допуски составляют 0,1 мм (0,0039 дюйма) для первых 50 мм (2,0 дюйма) и 0,02 мм на каждый дополнительный сантиметр (0,002 дюйма на каждый дополнительный дюйм). Необходима осадка от 0,5 до 1 градуса. Стандартная обработка поверхности составляет от 1,3 до 4 микрометров (50–125 мкдюймов). достижимая ^[1]

Процесс

Сначала определяется линия разъема – либо простая двухчастная, либо более сложная (3 и более). Вокруг выкройки делается коробочка для удержания гипса. Затем штукатурку перемешивают и на рисунок наносят тонкий слой разделительного состава, также называемого разделительным составом, чтобы предотвратить прилипание штукатурки к рисунку. Затем гипс выливается на узор, и коробка, в которой находится гипс и узор, механически вибрирует, чтобы заполнить все зазоры и выпустить пузырьки воздуха. Гипс схватывается обычно примерно через 15 минут, и рисунок удаляется. Затем форму обжигают при температуре от 120 ° C (248 ° F) до 260 ° C (500 ° F), чтобы удалить лишнюю воду. Затем высушенную форму собирают, предварительно нагревают и заливают металл. Наконец, после затвердевания металла, с отлитой детали отрывается гипс. Форма обычно повреждается из-за металла, поэтому повторное использование обычно не применяется. Выброшенный гипс можно переработать путем измельчения, но необходимо соблюдать осторожность, поскольку кварцевая пыль вызывает необратимое повреждение легких. ^[1]^[2]

Преимущества и недостатки

Отливка в гипсовую форму используется, когда требуется отличное качество поверхности и высокая точность размеров. Поскольку гипс имеет низкую теплопроводность и теплоемкость , металл остывает медленнее, чем в песчаной форме, что позволяет заполнять металлом тонкие сечения; минимально возможное поперечное сечение составляет 0,6 мм (0,024 дюйма). В результате получается отливка почти идеальной формы , что может быть экономически выгодным при изготовлении сложных деталей. ^[1] Он также производит минимальное количество отходов. ^[3]

Основным недостатком этого процесса является то, что его можно использовать только с цветными металлами с более низкой температурой плавления, такими как алюминий , магний , цинк и иногда медные сплавы. Наиболее часто используемый материал – алюминий. Максимальная рабочая температура гипса составляет 1200 ° C (2200 ° F), поэтому материалы с более высокой температурой плавления могут расплавить гипсовую форму. Кроме того, сера в гипсе вступает в реакцию с железом, что делает его непригодным для литья черных металлов. ^[1]^[2]

Еще одним недостатком является то, что длительное время охлаждения ограничивает объем производства. Одноразовые формы часто закаливают в воде, но только после завершения затвердевания, чтобы горячий металл не разлетелся повсюду. Правильная закалка может помочь удалить плесень и сделать некоторые сплавы прочнее. ^[1]

Штукатурка не так стабильна, как песок, поэтому она зависит от нескольких факторов, в том числе от консистенции штукатурного состава, процедур заливки и методов отверждения. Если за этими факторами не следить внимательно, форма может деформироваться, сжиматься при высыхании, иметь плохую поверхность или полностью выйти из строя. ^[4]

Примечания

^ ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 315.
^ ^а ^б ^с ^д ^и Калпакджян и Шмид 2006 .
^ Тодд, Аллен и Альтинг 1994 , стр. 283.
^ США 4818287 , Рэвинс, Томас Л. и Грев, Дейл Р., «Армированные волокном гипсовые формы для литья металлов», выдан 4 апреля 1989 г.

Ссылки

Дегармо, Э. Пол; Блэк, Джей Т.; Кохсер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4 .
Калпакджян, Серопа; Шмид, Стивен (2006), Промышленная инженерия и технологии (5-е изд.), Пирсон, ISBN 0-13-148965-8 .
Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К.; Альтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам , Industrial Press Inc, ISBN 0-8311-3049-0

[degarmo-1] а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 315.

[met-2] а ^б ^с ^д ^и Калпакджян и Шмид 2006 .

[3] Тодд, Аллен и Альтинг 1994 , стр. 283.

[4] США 4818287 , Рэвинс, Томас Л. и Грев, Дейл Р., «Армированные волокном гипсовые формы для литья металлов», выдан 4 апреля 1989 г.

[1]

[2]

[3]

[4]