При изготовлении тонкостенных отливок из жаропрочных сталей и сплавов, склонных к окислению, плавку производят в вакуумных плавильно-заливочных установках (рис. 1.24). Эти установки имеют камеры, в которых располагаются печи 4 для подогрева оболочковых форм 5 перед заливкой расплава. Перед плавкой форму устанавливают в печь подогрева. После приготовления расплава форму 5 перемещают вместе с печью 4 подогрева   на позицию заливки и заливают расплавом (рис. 1.24, а). При изготовлении тонкостенных отливок из сплавов, обладающих пониженной жидкотекучестью (сплавы титана, некоторые высокопрочные стали), заливку форм 5 для улучшения их заполняемости производят центробежным способом, размещая центробежную машину 6 в вакуумной камере  1 плавильно-заливочной установки (рис. 1.24, б).

При изготовлении отливок из углеродистых сталей с целью ускорения процесса формы охлаждают до выбивки и после выбивки сжатым воздухом и водой в специальных камерах.

Оболочковые формы без опорного материала после заливки и охлаждения отливки поступают на предвари­тельную очистку. Формы, упрочненные сыпучим материалом, легко выбиваются при опрокидывании контейнеров на проваль­ную решетку, а формы с жидким упрочняющим материалом выбивают на выбивных решетках.

Предварительную очистку отливок от оболочки формы осу­ществляют на вибрационных установках. Стояк литниково-питающей системы зажимают в приспособлении и подвергают вибрации: под действием вибрации оболочка формы отделяется от отливки. В некоторых случаях возможно совмещение операций очистки и отделения отливок от стояков. Частичное отделение оболочки формы происходит под действием резкого охлаждения водой формы с отливкой. При этом стальные отливки, как правило, закаливаются, но при последующей термообработке эффект закалки устраняется.

Отделение отливок от литников выполняют различными спо­собами в зависимости от состава сплава, типа производства, размеров отливок и конструкции литниково-питающей системы.

При отделении отливок от литников на виб­роустановках путем ударной вибрации отливке сообщается колебательное движение, металл разрушается в зоне питателя. Последний обычно имеет пережим — концентратор напряжений. Этот способ используется для компактных отливок из углеро­дистых сталей, для тонкостенных отливок сложной конфигура­ции его не применяют. Недостаток способа — высокий уровень шума, что вынуждает размещать установки в звукоизолированных помещениях, а также появление усталостных напряжений в отливках.

    Рис. 1.25. Схема устройства пресса для отделения отливок от стояка: 1 – гидроцилиндр; 2 – зажим; 3 – блок отливок; 4 – отливки; 5 – штамп; 6 – лоток.

Газопламенную  резку используют для отрезки стояков и прибылей от крупных отливок. Вследствие резкого местного нагрева в отливках могут возникнуть термические на­пряжения, что ведет к деформации отливок с пространственной сложной конструкцией (корпуса, панели и др.). Поэтому такие отливки часто приходится рихтовать, т. е. использовать дополнительную операцию.

Анодно-механическую резку используют для отрезки литников от отливок из труднообрабатываемых сплавов.

Окончательная очистка отливок. Во время предварительной очистки отливок остатки формы полностью отделяются только на плоских отливках без-отверстий и поднутрений. В отливках сложной конфигурации остатки формы остаются в сквозных и глухих отверстиях, поднутрениях. Вследствие усадки сплава остатки формы в этих местах сжаты, их удаление требует больших энергозатрат при механической очистке. Поэтому чаще применяют гидроабразивный, электроискровой, химический, химико-термиче­ский, гидравлический способы окончательной очистки отливок.

При механическом   способе очистки (дробёметном, дробеструйном) используют металлический песок или дробь (размером частиц до 0,3 мм). Очистка крупной дробью приводит к увеличению шероховатости поверхности.

Гидроабразивная очистка целесообразна для очистки отливок из алюминиевых, медных сплавов. Для очистки отливок из алюминиевых сплавов, к которым предъявляются высокие тре­бования по шероховатости поверхно­сти, используют гидравлический спо­соб; тонкая струя воды под давлением 20…30 МПа подается на отливку или в ее полость, при этом остатки формы, разрушаются.

Электроискровой способ применяют для отливок из сплавов, обладающих достаточной прочностью (например, углеродистые, легирован­ные стали).

Химический способ широко применяют в массовом производстве мелких стальных отливок, когда вследствие слож­ности конфигурации механические способы не обеспечивают полного удаления остатков формы. Очистку ведут в горячих водных растворах (45…55%) щелочей при температуре раствора 90…95⁰С. При этом кремнезем формы SiO₂ взаимодействует со щелочью по реакции 2КОН + SiO₂ ®K₂SiO₃+Н₂O.

Агрегат для очистки отливок (рис. 1.26) выполнен в виде барабана 9, вращающегося в ванне. Барабан изготовлен из полос со щелями 5…6мм. В стенках барабана имеются отверстия диаметром 10мм. Через эти отверстия и щели жидкость из ванны поступает в барабан.

В ванне имеются два отсека: в первом отсеке 4 находится кипящий раствор КОН, а во втором отсе­ке 2—горячая вода для промывки отливок после выщелачивания. Для перемещения отливок барабан наклоняют на 3° пневмоцилиндром 1. Отливки передаются из отсека в отсек и в раз­грузочный патрубок устройством 5, в которое они попадают при вращении барабана. Вода и раствор нагреваются нагревателями 3. Осадок, образующийся при выщелачивании остатков формы, скапливается на поддонах 5, установленных на роликовых кон­вейерах 6. Поддон периодически удаляют через люк 7. Ванна и барабан закрыты кожухом 10 с вентиляционными патруб­ками 11. Длительность очистки 1…2 ч. Остатки формы подвер­гаются также и дополнительному механическому воздействию при взаимных соударениях отливок.

    Рис. 1.26. Схема агрегата выщелачивания керамики от отливок: 1 – пневмоцилиндр; 2 – отсек для промывки отливок горячей водой; 3 – нагреватели; 4 – отсек с кипящим раствором KOH; 5 – поддоны; 6 – роликовый конвейер; 7 – люк; 8 – спиральнное устройство для перегрузки отливок; 9 - рабочий барабан; 10 – кожух; 11 – вентиляционный патрубок.

          Более производителен способ очистки отливок в расплавах солей, щелочей при температуре 800…900 ⁰C. В этом случае длительность опера­ции очистки отливок составляет несколько минут. Одновременно может быть произведена термическая обработка стальных отливок (например, нормализация).

Дефекты отливок.

Дефекты отливок условно разделяют на поверхностные, внут­ренние, отклонения размеров и конфигурации, несоответствия по химическому составу, структуре и механическим свойствам металла.

Дефекты поверхности. Повышенная шероховатость отливок появляется вследствие недостаточной подготовки поверхности пресс-формы, плохого качества поверхности моделей, плохого смачивания поверхности моделей суспензией, пробивания первого слоя суспензии песком при обсыпке, образования в полости формы налета кремнезема («пушка»).

Рабочая поверхность пресс-формы должна быть тщательно очищена от остатков модельного состава, воды, лишнего смазоч­ного материала.

Суспензия плохо смачивает модели, если на их поверхности остаются следы смазочного материала пресс-формы, а также если в модельном составе присутствуют компо­ненты, способствующие плохому смачиванию модели суспензией. Для устранения этого явления в суспензию вводят ПАВ, улучша­ющие смачивание модели суспензией.

Пробивание первого слоя суспензии исключается повышением ее вязкости, применением для обсыпки первого слоя мелких песков 1К₁О₁01.

Налет кремнезема в формах появляется при не­полном гидролизе ЭТС. Обычно это наблюдается при гидролизе малым количеством воды. В этом случае необходимо применять сушку в парах аммиака или увеличивать количество воды при гидролизе ЭТС

Заливы, наплывы, «гребешки» на поверхности отливок образуются из-за проникания расплава в трещины обо­лочковой формы. Трещины в форме могут образоваться вслед­ствие недостаточной прочности. Низкая прочность оболочковой формы вызывается использованием некачественных исходных материалов, плохого качества гидролизованного раствора ЭТС, или другого связующего, нарушениями режимов нанесения сус­пензии на модель и режимов сушки и прокаливания.

Обезуглероженный слой на отливках из угле­родистых сталей можно уменьшить введением в состав суспензии карбюризатора, а также используя способы, рассмотренные выше. Возможно, также проводить термообработку отливок в среде, обеспечивающей насыщение их поверхности углеродом.

Внутренние дефекты отливок.

 Засоры — открытые или закры­тые полости в теле отливки, заполненные материалом оболоч­ковой формы,— обычно образуются из-за попадания песчинок в форму при формовке в сыпучий наполнитель, а также вследствие смывания расплавом «заусенцев» на форме, образующихся между моделью и литниковой системой при небрежной пайке.

Усадочные раковины и пористость в теле отливок возникают из-за недостаточного ее питания при затвер­девании, чрезмерно высокой температуры расплава и формы, нарушений химического состава расплава.

Газовые раковины образуются вследствие недоста­точной газопроницаемости оболочковой формы и  образования воздушных «мешков» при неправильной конструкции литниково-питающей системы.

Горячие трещины образуются вследствие нетехноло­гичности конструкции отливки (сочетание тонких и массивных стенок, наличие острых углов, недостаточных размеров галтелей и переходов и т. д.), а также высокой температуры заливки, недостаточной податливости формы.

Отклонения размеров и конфигурации отливки от заданных могут быть вызваны различными причинами. Главные из них — нестабильность усадки модельного состава, деформации оболоч­ковой формы в процессе прокаливания, а также нестабиль­ность усадки металла отливки. Однако на точность размеров и конфигурации отливки оказывают также влияние режимы сушки и прокаливания оболочковой формы.

На нестабильность усадки пастообразных модель­ных составов большое влияние оказывает, например, воздух, содержащийся в них. Воздух уменьшает объемную усадку модели, но вследствие непостоянства содержания в различных моделях (в партии) вызывает существенную нестабильность их размеров при усадке.

На деформацию оболочковой формы наиболь­шее влияние оказывают полиморфные превращения ее материала при нагреве и вызванные ими изменения размеров рабочей поло­сти. Поэтому перспективными для получения точных форм и соответственно отливок являются материалы, не имеющие поли­морфных превращений при нагреве и охлаждении и обладающие малым КТР (плавленый кварц, высокоглиноземистый ша­мот и т. д.).

Несоответствие химического состава и структуры отливок заданным могут быть вызваны отклонениями в составе шихтовых материалов, нарушениями режимов плавки сплава и режимов охлаждения отливки в форме.

Несоответствие механических свойств отливки заданным обычно вызывается несоответствием химического состава и струк­туры заданным, а также наличием усадочных дефектов — рако­вин, пористости в ее теле, повышенным содержанием газов в металле. Кроме использования известных металлургических средств для устранения этих дефектов следует обращать особое внимание на технологичность конструкции отливки, конструкцию литниково-питающей системы, которая должна обеспечить питание усадки отливки, а также на взаимное расположение отливок в блоке и отливок относительно элементов литниково-питающей системы. При неправильном расположении отдельные части отливок, близко расположенные друг к другу, могут созда­вать тепловой узел, приводящий к замедленному затвердеванию этих частей, образованию в них дефектов.