En el otoño de 1917, un amigo me invitó a participar con él en la competencia del "chico inteligente", ya que él mismo ya había participado y era imposible por segunda vez. Bajo esta subvención, de jure, se otorga 0.5Mrub por dos años sin ningún informe sobre los gastos, aunque de facto, 4/5 del monto total está disponible. Dio la casualidad de que con este dinero se acostumbra comprar un carruaje autónomo. Quería lo contrario y acepté la condición de gastar dinero en el desarrollo del taller y, al menos, comprar una fresadora. Según tengo entendido, esto no era parte de los planes de mi colega y la conversación no surgió en el futuro. Más tarde descubrí que se encontró otro proxy. Este hecho hirió mi orgullo y decidí que tendría mi propia subvención con máquinas herramienta y equipo. Quedaba por encontrar un proyecto en el que hubiera algo arrastrado al tema,y luego el CR620 / 724, que se había estado estirando durante unos cinco años en ese momento, apareció lo mejor posible. En ese momento, tenía modelos listos para usar del cilindro de 724 cm³ y las pequeñas cosas que lo acompañaban, y además, la oportunidad de implementarlo por mi cuenta: impresión 3D, tecnología de fundición, un sistema de compuerta de trabajo para fundiciones tan complejas y un torno. Decidí que la subvención se destinará a gastos indirectos del proyecto y se hará principalmente por mi cuenta. Si gano, tengo plazos ajustados, con los que tengo un problema. La aplicación pasó. La necesidad de mostrar algunas piezas de hierro en la etapa final de selección del proyecto me obligó a acelerar.Decidí que la subvención se destinará a gastos indirectos del proyecto y se hará principalmente por mi cuenta. Si gano, tengo plazos ajustados, con los que tengo un problema. La aplicación pasó. La necesidad de mostrar algunas piezas de hierro en la etapa final de selección del proyecto me obligó a acelerar.Decidí que la subvención se destinará a gastos indirectos del proyecto y se hará principalmente por mi cuenta. Si gano, tengo plazos ajustados, con los que tengo un problema. La aplicación pasó. La necesidad de mostrar algunas piezas de hierro en la etapa final de selección del proyecto me obligó a acelerar.
La exposición se ha dado y ahora es el momento de pasar directamente a la parte técnica.
Proceso de fabricación de herramientas de fundición
Los métodos de fundición son reutilizables y desechables. Se necesita equipo modelo para obtener moldes de fundición. El metal se vierte en moldes de fundición, que también son reutilizables (metal, principalmente cuando se usa moldeo por inyección). El molde de fundición consta de un molde externo y un núcleo interno, cuya función es formar cavidades en la fundición. En este proyecto se utilizó vaciado molido, es decir, en moldes desechables, constituidos por una mezcla de minerales.
Para utilizar equipo modelo reutilizable, es necesario en el proceso de diseño de fundición tener en cuenta el problema de extraer elementos de molde del equipo modelo (equipo modelo reutilizable de un cilindro similar, varilla (extremo derecho) y fundición (centro) se muestran en la imagen principal del artículo)... A menudo, por ejemplo, el cárter de un motor de motocicleta y sus tapas, para obtener moldes de fundición, son suficientes cuatro partes del equipamiento modelo (dos semimoldes para la superficie exterior y dos para el núcleo). Sin embargo, para el cilindro de un motor de dos tiempos, debido a la compleja geometría de las cavidades internas, se necesita un conjunto de unas dos docenas de piezas del equipo modelo. Y dado que en el marco de este trabajo el objetivo no es obtener muchas piezas fundidas idénticas, se decidió utilizar equipos modelo desechables.
En el paso anterior, se obtuvo un modelo del cilindro como pieza terminada. La fundición es una pieza acabada con un sistema de compuerta y un margen de mecanizado. Por encima de las piezas fundidas se hicieron para suministrar la fundición a la pieza fundida durante la cristalización, esto le permite cambiar el área de contracción de la pieza fundida al sistema de compuerta, así como para asegurar la eliminación del aire desplazado.
Modelo de fundición de cilindro
Se utilizó fundición de inversión para obtener la fundición. En este caso, la herramienta del modelo es un modelo de una pieza fundida de un material de bajo punto de fusión (cera de fundición o plástico adecuado). En este proyecto se utilizó plástico PLA (polilactida) porque, a diferencia de muchos otros, tiene un punto de fusión evidente, después del cual su viscosidad disminuye drásticamente, lo que le permite salir fácilmente del molde, a diferencia del ABS, que no es lo suficientemente bajo. viscosidad hasta al menos 300 ° C. Cuando se calcina, el plástico restante se quema con la formación de una pequeña cantidad de residuos sólidos que, a diferencia del plástico ABS, no se adhiere a las paredes del molde y se expulsa fácilmente con aire comprimido. Cuando el ABS se calienta a 700-800 ° C sin un buen acceso de oxígeno, se forman sólidos, adheridos a la forma,que luego estropean el casting.
Para la fundición que utiliza esta tecnología, la permeabilidad al gas del molde de fundición es importante, ya que todavía contiene sustancias que pasan a la fase gaseosa cuando se calienta a la temperatura de fusión. En el caso de una mala permeabilidad al gas del material del molde de fundición, se forman burbujas de gas en la fundición, que es una de las causas más comunes de defectos en el negocio de la fundición.
El modelo de plástico de la fundición del cilindro se realizó mediante impresión 3D. Sin embargo, el tamaño del área imprimible de la impresora es menor que las dimensiones de la pieza fundida, por lo que tuvo que dividirse en sus elementos constituyentes. Todas las demás piezas se fabricaron utilizando el mismo proceso.
Partición de un modelo de fundición de cilindros para impresión 3D
Realización de un modelo del cilindro del motor y sus moldes de fundición.
El modelo se imprimió con una capa de PLA de 250 μm y constaba de veinte partes. Todas las partes del modelo de fundición se imprimieron con una cobertura del 10%. Los componentes del modelo se ensamblaron sobre pasadores de centrado y se pegaron, y las juntas entre ellos se sellaron con cera de fundición. Sin sellar las juntas sobre la fundición, se repetirán los huecos entre ellas, que son difíciles de limpiar de los restos de arena de moldeo y son concentradores de tensiones. Se hicieron agujeros tecnológicos en el modelo en la chaqueta de enfriamiento. Estos orificios crean soportes adicionales para los débiles, debido a su geometría, el núcleo de la camisa de enfriamiento. De lo contrario, durante el vertido, puede partirse por un calentamiento desigual y sus fragmentos serán arrastrados por el flujo de la masa fundida, lo que ya ha provocado el rechazo de piezas fundidas similares. Cualquier daño a los moldes durante el vertido genera partículas sueltas que siempre estropean la fundición.Por lo tanto, es mejor hacer agujeros tecnológicos en lugares convenientes que luego descubrir cómo soldar un defecto en algún lugar del interior.
El material para los moldes de fundición fue arena tamizada con una fracción de 0,63 mm mezclada con vidrio soluble de sodio en una proporción de 4/1. La arena debe apisonarse cuidadosamente y se debe prestar especial atención a los canales en el molde. Antes de enterrar el modelo con los canales llenos en la arena de moldeo, es aconsejable quitar una pequeña capa de la mezcla de las salidas de los canales; tiene tiempo de comenzar a endurecerse en el aire y luego el modelo de fundición puede agrietarse a lo largo de estas superficies, lo que no sería deseable. Una vez finalizado el moldeado, para endurecer la mezcla, se debe soplar a través de las perforaciones con dióxido de carbono. El CO₂ rompe el enlace entre el óxido de sodio y el óxido de silicio en el vidrio soluble y el SiO₂ une los granos de arena. Al soplar, se escucha un crujido característico, que indica que el proceso de endurecimiento está en marcha. Cada punción requiere aproximadamente 1/2 minuto de suministro de dióxido de carbono.Es especialmente importante soplar bien la varilla.
Para la fabricación de moldes de fundición, se instaló el modelo de fundición en los frascos y el espacio libre en el frasco y dentro del modelo se llenó con una mezcla de arena y vidrio soluble de sodio. La misma mezcla se utilizó para hacer un bebedero y una placa que aumenta la altura de las contrahuellas. Todos los componentes del molde fueron ensamblados y revestidos con ladrillos con un hueco.
Modelo de fundición ensamblado El
bebedero se hizo inclinado en un ángulo de 45 ° con respecto a la vertical.
Comprobación de
las parejas del molde En el siguiente paso, se fundió el plástico del molde, se calcinó y se sopló con aire comprimido para eliminar la arena desmoronada con cenizas. Después de operaciones anteriores, el molde se dejó en el horno, ya que los ciclos de calentamiento innecesarios pueden provocar el agrietamiento, lo que puede llevar a la separación de una parte del núcleo, cuyas consecuencias se describen anteriormente.
Molde de fundición calcinado
Ejecución de la fundición de cilindros de motor y su mecanizado
Para el relleno se utilizó Silumin grado AK9ch, ya que tiene buena resistencia y fluidez, baja contracción de fundición y es la opción clásica para la fabricación de cilindros y bloques de motor con camisas de hierro fundido. Los lingotes se dividieron en pequeños fragmentos que encajaron en el crisol y se fundieron en un horno de fusión (el horno es casero, puedo iluminar la estructura) . Cuando la masa fundida se calentó a una temperatura de 20 ° C por debajo de la temperatura de vertido, se retiró del horno un molde de fundición calentado a 300 ° C, que permaneció calentado de la calcinación, y se instaló en un encofrado de ladrillo preparado.
El espacio entre el molde y el encofrado se rellenó con arena para evitar que la masa fundida se escape por posibles grietas, y las juntas de los componentes del molde se sellaron con arena de moldeo. La colada se realizó a una temperatura de fusión de 740 ° C.
Por desgracia, no hay fotos de relleno.
Fundición de cilindros
Debo admitir que el problema de quitar las varillas es significativo. Con geometrías complejas y una mezcla fuerte, puede ser insoluble. Al diseñar un casting, debe pensar de antemano cómo y cómo meterse dentro. Para extraer la caña, también utilicé los agujeros tecnológicos del bastidor, que la fortalecieron. Sin ellos, lo más probable es que la varilla no se hubiera quitado. La mayor parte del material se extrajo con un destornillador con un taladro de un perforador. La broca es de carburo de tungsteno y, por lo tanto, no se desafila contra la arena. Donde sea imposible gatear con un taladro, puede usar un alambre de acero grueso o un cable de acero esponjoso, girado con un destornillador. Una vez que los canales se han atravesado, los restos de la arena de moldeo se prestan bien al lavado a alta presión.Sin embargo, incluso después de todas las manipulaciones en la camisa de enfriamiento, había trozos de la mezcla de moldeo en las paredes y durante el procesamiento no, no, pero se cayeron.
En lugar de una conclusión
El proyecto utilizará la parte inferior del cárter del motor Honda CR500. El cárter se ha modificado para permitir la ampliación de los conductos de purga, un faldón de revestimiento más grande y la transferencia de espárragos. El diseño del cilindro incluía la posibilidad de aumentar la carrera del pistón a 95 mm en el nuevo cárter, por temor a dañar el cárter original.
Con un modelo de fundición y un cilindro de 620cc semiacabado, sí gané una beca, fue el 17 de noviembre. El vaciado de 724 cm³ se realizó recién en marzo. Se necesitó un poco más de un día de trabajo continuo para calcinar el molde y la colada. En mi opinión, la fundición se diferencia, por ejemplo, de la soldadura en que es un proceso irreversible: si hay un problema en alguna parte, no se puede retroceder un paso, sino solo hasta el principio. Fue especialmente aterrador con el modelo de plástico desechable. El momento más emocionante es la ruptura de moldes, que es comparable a abrir un regalo de Año Nuevo en la infancia, solo que lo que está en juego es mucho mayor. Afortunadamente, el casting, aunque no como estaba previsto, resultó satisfactorio la primera vez. ¡Qué alivio fue! Ahora era necesario procesarlo y hacer todo tipo de piezas de acoplamiento.
Partes pasadas:
Cero pieza: Motor propio de 2 tiempos. CR620
Parte uno: Un proyecto de 8 años - Lo hubiera sabido, nunca me hubiera involucrado: mi motor de 2 tiempos
UPD: Se agregó una descripción del proceso de extracción de varillas, 17 de agosto. 20g.