Литье в разовые литейные формы

Наиболее распространенными способами литья в разовые формы являются:

- литье в песчано-глиняные формы;

- литье в оболочковые формы;

- литье в формы, изготовленные по моделям, которые истапливаются, растворяются или превращаются в газ.

Литье в песчано-глиняные формы.

Для изготовления песчано-глиняных форм необходимо иметь формовую и стержневую смеси, модельный комплект для изготовления формы, опоки, подмодельную плиту и т.п.

Для изготовления форм и стрежней используют лишь те смеси, которые имеют большую пластичность, прочность, огнестойкость и газопроницаемость. Пластичность нужна смеси в процессе формирования, прочность - для предотвращение разрушения формы во время сохранения или заливание расплавом, огнестойкость - для выдерживания формой высокой температуры, которую имеет расплав, а газопроницаемость - для выпускания водного пара и газов, которые образовались во время прикосновения расплава к влажной форме.

Формовые и стержневые смеси состоят из песка, глины, противопригарающих и связующих веществ.

Песок - основное сырье для изготовления разовых литейных форм и стрежней. Наиболее частое используют кварцевый песок, основной составной частью которого является кремнезем (SіО₂). Кремнезем имеет большую огнестойкость (Т_пл - 1713°С), твердость и химическую стойкость.

Глина выполняет роль связки в процессе изготовления формовых смесей. После увлажнения глина становится более пластичной.

Стрежни изготовляют в стержневых сундучках. Сундучки набивают стержневой смесью ручным или машинным способом. Пустоту сундучка постепенно наполняют смесью и утрамбовывают. Для увеличения прочности стрежней, их армируют проводом. После завершения формирования стрежня сундучок разбирают, стрежень вынимают. Для придания прочности стрежням их высушивают.

Если в состав стержневой смеси прибавляют термореактивную смолу, то такие стрежни изготовляют в металлических сундучках, нагретых до температуры 250-280°С. Под действием теплоты смола полимеризируется, отвердевает и стрежень приобретает нужную прочность.

Расплав заливают в формы с помощью ковшей. Перед заливанием в формы расплав определенное время выдерживают в ковше для выхода газов из расплава, вытекания шлака и неметаллических включений на поверхность.

Расплав в форму заливают беспрерывным потоком, литьевая чаша должна быть заполненной. Если не придерживаться этих требований, то расплав в форме может окисляться, а в отливках будут возникать дефекты.

После заполнения формы расплав кристаллизуется, отливка застывает. Продолжительность охлаждения отливки зависит от его массы, вида сплава, свойств формовой смеси и составляет от нескольких минут до нескольких часов или даже суток. Продолжительное охлаждение экономически невыгодно, поэтому иногда охлаждение ускоряют, например, форму обдувают холодным воздухом.

Застывшие отливки выбивают из формы с помощью вибраторов и других машин; стрежни выбивают вручную или на пневматических машинах, или в гидрокамерах струей воды под давлением 3-10 МПа.

Литники и выпоры отделяют от стальных отливок газовым резанием, а от чугунных - зубилами, пилами и т.п.

Поверхность отливок от остатков формовых и стержневых смесей очищают с помощью песка и дробин в специальных аппаратах - пескометах и дробинометах. Применяют также пескогидравлическое очищение, при котором струю воды с песком под давлением большее 7 МПа направляют на отливку.

 

Литье в оболочковые формы

В процессе этого способа литья отливки получают в тонкостенных формах-оболочках толщиной 6-15 мм.

Литье в оболочковые формы применяют в условиях массового и серийного производства небольших по размеру, преимущественно тонкостенных, отливок из чугуна, стали и сплавов цветных металлов.

Для изготовления оболочковой формы необходимо иметь формовую и стержневую смеси, модель, подмодельную плиту, сундучок для формирования стрежней, устройства для снятия формы-оболочки с поверхности модели. Модели и стержневые сундучки изготовляют из серого чугуна, иногда – из алюминиевых сплавов.

На рис. 3 показана схема изготовления оболочковой формы.

 

 

Рис. 3.Схема изготовления оболочковой формы

 

На металлическую подмодельную плиту 1 крепят модель 2 и все вместе нагревают до 200-250°С в печи (рис. 3, а). Потом модель покрывают тонким пластом кремнево-органического или другого соединения. Образованный пласт защищает модель от налипания формовой смеси и облегчает снятие формы-оболочки с модели. Плиту с моделью закрепляют на бункере, в котором помещается формовая смесь 3 (рис. 3,б). Бункер поворачивают вместе с плитой на угол 180°, формовая смесь покрывает нагретую модель (рис. 3, в). Пласт смеси, которая прилегает к нагретой модели, нагревается, смола топится и отвердевает. За 10-20 секунд модель окидывается сплошной оболочкой 4 толщиной 5-15 мм.

Потом бункер возвращают в начальное положение (рис. 3,г) снимают подмодельную плиту с моделью и оболочкой (рис. 3, д) и кладут в печь (рис. 3, е), нагретую до температуры 300-350°С, на 1-3 мин. для окончательного затвердения смолы. Излишек смеси остается в бункере. Готовую оболочку снимают с модели толкателем и получают полуформу. Так же изготовляют другую часть формы-оболочки. Потом полуформы склеивают или соединяют с помощью зажимов, вставляют изготовленные стрежни и передают на заливание расплавом. Малые формы перед заливанием выкладывают на пласт песка, большие, чтобы предотвратить разрушение, вставляют в металлические контейнеры; промежуток между стенками контейнера и формой засыпают песком или чугунными дробинами. В процессе заливания формы расплавом смола сгорает, образованные газы защищают поверхность отливки от пригорания к форме. С течением времени форма теряет прочность и разрушается, что облегчает освобождение отливки от формы. Формовую смесь выжигают при температуре 700-800°С (для полного выгорания смолы) и возвращают на формирование.

Литье в оболочковые формы сравнительно с литьем в песчано-глиняные имеет такие преимущества:

- простота освобождения отливки от формы (смола выгорает, песок рассыпается и форма теряет монолитность);

- меньшая шероховатость поверхности отливок (для изготовления формы и стрежней используют мелкозернистый песок);

- точнее размеры отливок, поэтому отпадает потребность в обработке их резанием на станках или сокращается время резания;

- меньше брака, поскольку улучшается газопроницаемость оболочковых форм;

- меньшие затраты песка, в 8-10 раз, и нет потребности в опоках;

- высокая производительность формования;

- можно легко автоматизировать.