Im Herbst 1917 lud mich ein Freund ein, mit ihm am "Smart Guy" -Wettbewerb teilzunehmen, da er selbst bereits teilgenommen hatte und dies zum zweiten Mal unmöglich war. Im Rahmen dieses Zuschusses wird de jure 0,5Mrub für zwei Jahre ohne Berichterstattung über Ausgaben gewährt, obwohl de facto 4/5 des Gesamtbetrags verfügbar sind. Es ist einfach so passiert, dass es mit diesem Geld üblich ist, einen selbstfahrenden Wagen zu kaufen. Ich wollte etwas anderes und stimmte der Bedingung zu, Geld für die Entwicklung der Werkstatt auszugeben und zumindest eine Fräsmaschine zu kaufen. Soweit ich weiß, war dies nicht Teil der Pläne meines Kollegen, und in Zukunft wurde das Gespräch nicht aufgenommen. Später fand ich heraus, dass ein anderer Proxy gefunden wurde. Diese Tatsache tat meinem Stolz weh und ich beschloss, mein eigenes Stipendium für Werkzeugmaschinen und Ausrüstung zu erhalten. Es blieb ein Projekt zu finden, in dem etwas in das Thema hineingezogen würde,und dann tauchte der CR620 / 724, der ungefähr fünf Jahre gedauert hatte, genauso gut auf. Zu dieser Zeit hatte ich fertige Modelle des 724 cm³-Zylinders und der dazugehörigen Kleinigkeiten und außerdem die Möglichkeit, ihn selbst zu implementieren - 3D-Druck, Gusstechnologie, ein funktionierendes Angusssystem für solch komplexe Gussteile und eine Drehmaschine. Ich habe beschlossen, dass der Zuschuss für indirekte Ausgaben für das Projekt verwendet wird und hauptsächlich auf eigene Kosten erfolgt. Wenn ich gewann, bekam ich enge Fristen, mit denen ich ein Problem habe. Der Antrag wurde bestanden. Die Notwendigkeit, in der letzten Phase der Projektauswahl einige Eisenstücke zu zeigen, zwang mich, zu beschleunigen.Ich habe beschlossen, dass der Zuschuss für indirekte Ausgaben des Projekts verwendet wird und hauptsächlich auf eigene Kosten erfolgt. Wenn ich gewann, bekam ich enge Fristen, mit denen ich ein Problem habe. Der Antrag wurde bestanden. Die Notwendigkeit, in der letzten Phase der Projektauswahl einige Eisenstücke zu zeigen, zwang mich, zu beschleunigen.Ich habe beschlossen, dass der Zuschuss für indirekte Ausgaben für das Projekt verwendet wird und hauptsächlich auf eigene Kosten erfolgt. Wenn ich gewann, bekam ich enge Fristen, mit denen ich ein Problem habe. Der Antrag wurde bestanden. Die Notwendigkeit, in der letzten Phase der Projektauswahl einige Eisenstücke zu zeigen, zwang mich, zu beschleunigen.
Die Ausstellung wurde gegeben und jetzt ist es Zeit, direkt zum technischen Teil zu gehen.
Herstellungsprozess für Gießereiwerkzeuge
Gießmethoden sind sowohl wiederverwendbar als auch wegwerfbar. Modellausrüstung wird benötigt, um Gussformen zu erhalten. Das Metall wird in Gießformen gegossen, die ebenfalls wiederverwendbar sind (Metall, hauptsächlich beim Spritzgießen). Die Gussform besteht aus einer Außenform und einem Innenkern, deren Aufgabe es ist, Hohlräume im Guss zu bilden. In diesem Projekt wurde Guss im Boden verwendet, dh in Einwegformen, die aus einer Mischung von Mineralien bestehen.
Um wiederverwendbare Modellgeräte zu verwenden, muss bei der Konstruktion des Gussstücks das Problem des Extrahierens von Formelementen aus den Modellgeräten berücksichtigt werden (wiederverwendbare Modellgeräte eines ähnlichen Zylinders, einer Stange (ganz rechts) und eines Gussteils (Mitte) sind im Hauptbild des Artikels dargestellt).... Oft reichen beispielsweise das Kurbelgehäuse eines Motorradmotors und seine Abdeckungen aus, um Gussformen zu erhalten, vier Teile der Modellausrüstung (zwei Halbformen für die Außenfläche und zwei für den Kern). Für den Zylinder eines Zweitaktmotors wird jedoch aufgrund der komplexen Geometrie der inneren Hohlräume ein Satz von etwa zwei Dutzend Modellwerkzeugteilen benötigt. Und da im Rahmen dieser Arbeit nicht viele identische Gussteile erhalten werden sollen, wurde beschlossen, Einwegmodelle zu verwenden.
Im vorherigen Schritt wurde ein Modell des Zylinders als fertiges Teil erhalten. Das Gussteil ist ein fertiges Teil mit einem Angusssystem und einer Bearbeitungszugabe. Oben wurden die Gussteile hergestellt, um das Gussteil während der Kristallisation mit der Schmelze zu versorgen. Auf diese Weise können Sie den Schrumpfungsbereich vom Gussstück zum Angusssystem verschieben und die Entfernung von verdrängter Luft sicherstellen.
Zylindergussmodell
Feinguss wurde verwendet, um das Gussstück zu erhalten. In diesem Fall ist das Modellwerkzeug ein Modell eines Gussstücks aus einem niedrigschmelzenden Material (Gießereigewachs oder geeigneter Kunststoff). In diesem Projekt wurde PLA (Polylactid) -Kunststoff verwendet, da er im Gegensatz zu vielen anderen einen offensichtlichen Schmelzpunkt aufweist, nach dem seine Viskosität stark abnimmt, wodurch er im Gegensatz zu ABS, das nicht ausreichend niedrig ist, leicht aus der Form herausfließen kann Viskosität bis mindestens 300 ° C. Beim Kalzinieren brennt der verbleibende Kunststoff unter Bildung einer kleinen Menge festen Abfalls aus, der im Gegensatz zu ABS-Kunststoff nicht an den Wänden der Form haftet und leicht mit Druckluft ausgeblasen werden kann. Wenn ABS ohne guten Sauerstoffzugang auf 700-800 ° C erhitzt wird, bilden sich Feststoffe, die an der Form haften.die dann das Casting verderben.
Für das Gießen mit dieser Technologie ist die Gasdurchlässigkeit der Gießform wichtig, da sie noch Substanzen enthält, die beim Erhitzen auf die Schmelztemperatur in die Gasphase übergehen. Bei schlechter Gasdurchlässigkeit des Materials der Gießform bilden sich im Guss Gasblasen, was eine der häufigsten Ursachen für Defekte im Gießereigeschäft ist.
Das Kunststoffmodell des Zylindergusses wurde im 3D-Druck hergestellt. Die Größe des bedruckbaren Bereichs des Druckers ist jedoch kleiner als die Größe des Gussstücks, weshalb er in seine Bestandteile zerlegt werden musste. Alle anderen Teile wurden nach dem gleichen Verfahren hergestellt.
Partitionierung eines Zylindergussmodells für den 3D-Druck
Herstellung eines Modells des Motorzylinders und seiner Gussformen
Das Modell wurde mit einer 250 μm PLA-Schicht gedruckt und bestand aus zwanzig Teilen. Alle Teile des Gussmodells wurden mit 10% Deckung gedruckt. Die Komponenten des Modells wurden auf Zentrierstiften montiert und verklebt, und die Verbindungen zwischen ihnen wurden mit Gießereigewachs versiegelt. Ohne die Fugen am Gussstück abzudichten, wiederholen sich die Lücken zwischen ihnen, die schwer von den Resten des Formsandes zu reinigen sind und Spannungskonzentratoren sind. Im Kühlmantel wurden technologische Löcher in das Modell gebohrt. Diese Löcher bilden aufgrund seiner Geometrie zusätzliche Stützen für die Schwachen, den Kern des Kühlmantels. Andernfalls kann es während des Gießens von ungleichmäßiger Erwärmung abplatzen und seine Fragmente werden durch den Fluss der Schmelze weggetragen, was bereits zur Ablehnung ähnlicher Gussteile geführt hat. Jegliche Beschädigung der Formen während des Gießens erzeugt lose Partikel, die den Guss immer verderben.Daher ist es besser, technologische Löcher an geeigneten Stellen zu bohren, als herauszufinden, wie ein Defekt irgendwo im Inneren geschweißt werden kann.
Das Material für die Gießformen war gesiebter Sand mit einer Fraktion von 0,63 mm, gemischt mit Natriumwasserglas in einem Verhältnis von 4/1. Der Sand muss sorgfältig gestampft werden und den Kanälen im Guss muss besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Bevor das Modell mit gefüllten Kanälen in den Formsand eingegraben wird, ist es ratsam, eine kleine Schicht der Mischung aus den Kanalauslässen zu entfernen. Es hat Zeit, an der Luft zu härten, und danach kann das Gussmodell entlang dieser Oberflächen reißen, was nicht wünschenswert wäre. Nach dem Formen muss die Mischung zum Aushärten mit Kohlendioxid durch die Einstiche geblasen werden. CO₂ unterbricht die Bindung zwischen Natriumoxid und Siliziumoxid in Wasserglas und SiO₂ bindet die Sandkörner miteinander. Beim Ausblasen ist ein charakteristisches Knirschen zu hören, das anzeigt, dass der Härtungsprozess im Gange ist. Jede Punktion erfordert etwa eine halbe Minute Kohlendioxidzufuhr.Es ist besonders wichtig, die Stange gut durchzublasen.
Für die Herstellung von Gussformen wurde das Gussmodell in die Kolben eingebaut und der freie Raum im Kolben und im Inneren des Modells mit einer Mischung aus Sand und Natriumwasserglas gefüllt. Die gleiche Mischung wurde verwendet, um einen Anguss und eine Platte herzustellen, die die Höhe der Steigleitungen erhöhten. Alle Komponenten der Form wurden zusammengebaut und mit Ziegeln mit einem Spalt ausgekleidet.
Zusammengebautes Gussmodell Der
Anguss wurde in einem Winkel von 45 ° zur Vertikalen geneigt.
Überprüfen der
Formkameraden Im nächsten Schritt wurde der Kunststoff aus der Form geschmolzen und kalziniert und mit Druckluft geblasen, um den zerbröckelnden Sand mit Asche zu entfernen. Nach früheren Vorgängen wurde die Form im Ofen belassen, da unnötige Heizzyklen zu Rissen führen können, die zur Trennung eines Teils des Kerns führen können, dessen Folgen oben beschrieben wurden.
Kalzinierte Gussform
Ausführung des Motorzylindergusses und dessen Bearbeitung
Zum Befüllen wurde die Siluminiumqualität AK9ch verwendet, da sie eine gute Festigkeit und Fließfähigkeit sowie eine geringe Gussschrumpfung aufweist und die klassische Wahl für die Herstellung von Zylindern und Motorblöcken mit Gusseisenauskleidungen ist. Die Barren wurden in kleine Fragmente geteilt, die in den Tiegel passen und in einem Schmelzofen geschmolzen (der Ofen ist hausgemacht, ich kann die Struktur beleuchten) . Als sich die Schmelze auf eine Temperatur erwärmte, die 20 ° C unter der Gießtemperatur lag, wurde eine auf 300 ° C erhitzte Gießform aus dem Ofen entfernt, die beim Kalzinieren erhitzt blieb, und in eine vorbereitete Ziegelschalung eingebaut.
Der Raum zwischen der Form und der Schalung wurde mit Sand gefüllt, um zu verhindern, dass die Schmelze aus möglichen Rissen austritt, und die Fugen der Formkomponenten wurden mit Formsand versiegelt. Das Gießen wurde bei einer Schmelztemperatur von 740 ° C durchgeführt.
Leider gibt es keine Füllfotos.
Zylinderguss
Ich muss zugeben, dass das Problem des Entfernens der Stangen erheblich ist. Bei komplexen Geometrien und einer starken Mischung kann es unlöslich sein. Wenn Sie ein Casting entwerfen, sollten Sie im Voraus überlegen, wie und wie Sie hinein kriechen. Um den Stab herauszuziehen, habe ich auch die technologischen Löcher des Gussteils verwendet, die ihn verstärkt haben. Ohne sie wäre die Stange höchstwahrscheinlich nicht entfernt worden. Der Großteil des Materials wurde mit einem Schraubendreher mit einem Bohrer aus einem Perforator extrahiert. Der Bohrer besteht aus Wolframcarbid und stumpft daher nicht gegen Sand ab. Wenn es nicht möglich ist, mit einem Bohrer zu kriechen, können Sie einen dicken Stahldraht oder ein flauschiges Stahlkabel verwenden, das mit einem Schraubendreher gedreht wird. Nachdem die Kanäle durchgegangen sind, eignen sich die Reste des Formsandes gut zum Waschen unter hohem Druck.Trotz aller Manipulationen im Kühlmantel befanden sich dennoch Teile der Formmischung an den Wänden und während der Verarbeitung fielen sie nicht aus, sondern fielen aus.
Anstelle einer Schlussfolgerung
Das Projekt wird den Boden des Motorkurbelgehäuses Honda CR500 verwenden. Das Kurbelgehäuse wurde modifiziert, um eine Erweiterung der Spülkanäle, eine größere Laufbuchsenschürze und die Übertragung von Stehbolzen zu ermöglichen. Das Design des Zylinders beinhaltete die Möglichkeit, den Kolbenhub im neuen Kurbelgehäuse auf 95 mm zu erhöhen, da befürchtet wurde, das native Kurbelgehäuse zu beschädigen.
Mit einem Modellguss und einem halbfertigen 620-cm3-Zylinder habe ich ein Stipendium gewonnen, es war am 17. November. Das Gießen von 724 cm³ wurde erst im März hergestellt. Das Kalzinieren der Form und das Gießen dauerten etwas mehr als einen Tag ununterbrochener Arbeit. Meiner Meinung nach unterscheidet sich das Gießen beispielsweise vom Schweißen darin, dass es ein irreversibler Prozess ist. Wenn irgendwo ein Problem auftritt, können Sie keinen Schritt zurückgehen, sondern nur bis zum Anfang. Besonders beängstigend war das Einweg-Plastikmodell. Der aufregendste Moment ist das Formenbrechen, vergleichbar mit dem Öffnen eines Neujahrsgeschenks in der Kindheit, nur die Einsätze sind viel höher. Glücklicherweise erwies sich das Casting, obwohl nicht wie geplant, beim ersten Mal als zufriedenstellend. Was für eine Erleichterung! Jetzt war es notwendig, es zu verarbeiten und alle möglichen zusammenpassenden Teile herzustellen.
Vergangene Teile:
Teil Null: Ihr eigener Zweitaktmotor. CR620
Teil 1: Ein 8-jähriges Projekt - ich hätte gewusst, dass ich mich nie engagiert hätte: mein Zweitaktmotor
UPD: Beschreibung des Stangenextraktionsprozesses hinzugefügt, 17. August. 20 g.