Однією з суттєвих проблем при литті за газифікованими моделями (ЛГМ) є якість газифікованої моделі, від якої безпосередньо залежить якість одержуваного виливка. При цьому, якщо враховувати тільки технологічний аспект, то якість моделі визначається вибором матеріалу для її виготовлення (у даному випадку – марки полістиролу) та термочасовими режимами роботи автоклаву, де відбувається спінювання полістиролу та виготовлення моделі. Отримувана модель має певну щільність, що у свою чергу, впливає на ряд її характеристик: якість поверхні, жорсткість (забезпечує точність необхідних розмірів, особливо при тонкостінному литті), випалювання розплавом (протікання процесу деструкції пінополістиролу при заливанні).

У своїй сукупності при задоволенні необхідних критеріїв та при оптимальному розміщенні модельного блоку в ливарній формі вищезазначені характеристики моделі значною мірою забезпечують отримання якісного литва без дефектів.

В роботі проведено дослідження впливу щільності пінополістиролових моделей на якість поверхні, жорсткість, випалюваність моделей і утворення ливарних дефектів у виливках із сплаву АК7 при температурі лиття (820...830 ^оС)..

Для формування застосовувався кварцовий пісок 2К₁О₃02. При виготовленні газифікованих моделей використовувався полістирол STMMA FD#2 виробництва CASTCHEM (Китай) Для спінювання полістиролу і отримання моделей застосовували автоклав. Готові пінополістиролові моделі обробляли покриттям СПД-2.

Варіюючи термочасові режими автоклава, отримували різну щільність спіненого полістиролу. Щільність визначали шляхом розрахунку, знаючи  масу отриманої моделі та її об'єм.

Відповідно, досліджували вплив на якість виливків при наступних значеннях щільності моделей: 0,017; 0,019; 0,022; 0,024; 0,026 г/см³. Вплив різної щільності моделей на якість виливків наведено в табл. 1. Експериментальні результати показують, що при щільності 0,022...0,024 г/см³ забезпечується задовільна якість поверхні, жорсткість, випалюваність моделей розплавом і, як наслідок, отримання виливків без дефектів. Це пояснюється найбільш повним перебігом процесу деструкції пінополістиролової моделі даної щільності в ливарній формі при підвищеній температурі заливання розплаву.

Таблиця 1 – Вплив щільності пінополістиролу на характеристики  газифікованих моделей та якість виливків

Примітка: «+» – задовільна; «-» – незадовільна

Використання моделі з щільністю 0,026 г/см³ також забезпечує задовільну якість поверхні і жорсткість моделі, але випалюваність її розплавом незадовільна, що в результаті призвело до одержання дефектів у виливках. Таким чином, щільність 0,026 г/см³ і вище є досить високою для пінополістиролових моделей в досліджуваних умовах, і таких значень необхідно уникати.

Що стосується моделей із щільністю 0,017...0,019 г/см³, то ситуація, на відміну від моделі із щільністю 0,026 г/см³, інша – при задовільній випалюваності спостерігалися незадовільні характеристики якості їх поверхні і жорсткості, що також призвело до отримання ливарних дефектів у виливках. Таким чином, щільність 0,017...0,019 г/см³ і нижче є неприпустимою для моделей в досліджуваних умовах, і таких значень також слід уникати.

На рис. 1 показано готові пінополістиролові моделі для зразків з щільністю 0,017 г/см³ (а) та 0,024 г/см³ (б). Можна спостерігати, що недостатня щільність моделі призводить до її зернистості і своєрідної шорсткості (а), яка після заливання в точності переходить на виливок, призводячи до виникнення дефектів поверхні.

Таким чином, аналізуючи отримані експериментальні результати, оптимальним значенням щільності пінополістиролових моделей для виготовлених виливків задовільної якості є 0,022...0,024 г/см³ при температурі лиття 820...830 ^оС.

а

б

Рис. 1. Пінополістиролова модель зразків із щільністю: а – 0,017 г/см³;                           б – 0,024 г/см³