Тема: Классификация способов изготовления литейных форм.

Тема: Изготовление отливок в разовых песчано-глинистых формах.

 

Литье в песчано-глинистые формы (рис. 1.) Литейную форму, имеющую полость, в которую заливают расплав­ленный металл, изготовляют из формовочной смеси по модели. Модели могут быть деревянными или металли­ческими, размеры моделей должны быть больше разме­ров отливок на величину усадки металла и величину припуска для последующей механической обработки (2—15 мм).

Рис. 1.Литейная песчано-глинистая

Форма

 

Формовочные смеси для литейных форм состоят из кварцевого песка, специаль­ной глины, воды и ряда до­бавок, обеспечивающих газо­проницаемость и противопригарность смеси. При изготовлении формы формовочную смесь, увлаженную и тщательноперемешанную, засыпают в формовочное приспосооление (нижнюю опоку), предварительно установив модель отливки. Затем смесь уплотняют вручную различными приспособлениями или на специальных формовочных машинах. После уплотнения смеси модель извлекают из нижней опоки. Аналогичным образом уплотняют смесь и в верхней опоке, предварительно установив в нее, помимо модели отливки, модель литниковой системы, образующую каналы для подвода жидкого металла в полость литейной формы. Литниковая система должна обеспечивать плавное поступление расплавленного металла (расплава) в форму и отвод газов из формы.

Стержни изготовляют в специальных ящиках из стержневой смеси, состоящей из кварцевого песка, глины и связующих материалов (минеральные масла, канифоль, битум и др.). Затем, установив стержни в форму, производят ее сборку: верхнюю опоку устанавливают на нижнюю и фиксируют опоки штырями. В таком виде форма готова к заливке расплавом.

После заливки расплава в литейную форму и его охлаждения отливки выбивают из формы и очищают от формовочной смеси вручную, на вибрационных решетках или дробеметных установках. Обрубку элементов литниковой системы выполняют дисковыми фрезами, ленточными пилами, на обрезных прессах или газопламенными горелками. Зачистку отливок от заусенцев и заливов выполняют абразивными кругами. После обрубки и зачистки отливок производят, при необходимости, их термическую обработку (нормализацию, отпуск, закалку).

Преимущества литья в песчанно-глинистые формы является невысокая стоимость формовочных материалов и модельной оснастки. Однако этот способ литья являетчя более трудоемким в сравнении с другими. Кроме того, литье в песчанно-глинистые формы обеспечивает малую точность размеров и большую шероховатость.

Тема: Специальные виды получения отливок.

Литье в оболочковые формы. При этом способе литья применяют специальные оболочковые формы, изготовляемые из кварцевого песка (92-95%) и термореактивной смолы (8-5%), служащей связующим для песка. Изготовление оболочковых форм производят следующим обра­зом (рис. 2). Металлическую модель, нагретую до 200—300° С, по­крывают слоем теплостойкой смазки (силиконовая жидкость, раст­вор каучука в уайт-спирите) и помещают в бункер, затем засыпа­ют формовочной смесью и выдерживают 10—30 с. За это время про­исходит предварительное спекание оболочки на модели. Затем с модели удаляют излишки сыпучей формовочной смеси и вместе с оболочкой выдерживают в печи 1—3 мин при температуре 300— 375°С. При этом происходит окончательное спекание оболочки толщиной 7—15 мм. После охлаждения, благодаря разделительному слою теплостойкой смазки, оболочка легко снимается с модели. Выполненные таким образом отдельные части формы и литниковую систему собирают, склеивая по плоскостям разъемов и скрепляя скобами или струбцинами. Изготовление и сборка оболочковых форм легко механизируются и автоматизируются.

Достоинства. В отличие от литья в песчано-глинистые формы литье в оболочковые формы обеспечивает большую точность размеров (5—8-й классы) и меньшую шероховатость.

Припуск на механическую обработку составляет 0,5—3 мм.

Недостатки. Однако ограниченная масса отливок (до 250—300 кг) и более сложная технологическая оснастка являются недостатками этого способа литья. Поэтому литье в оболочковые формы используют в серийном и массовом производстве отливок малых и средних размеров.

Рис.2.Изготовление оболочковых форм:

Металлическая модель,2-оболочковая форма,

Тема: Классификация способов изготовления литейных форм.

Литейное производство является одной из отраслей машиностроения. Задача литейного производ­ства — изготовление изделий любой массы, разнообраз­ных по форме и размерам (в том числе с внутренними полостями) из металлов и сплавов, обладающих жидкотекучестью. При литье металлический расплав заливают в заранее приготовленные литейные формы, которые бы­вают разовыми или постоянными. Разовую форму после получения в ней отливки разрушают; постоянная форма пригодна для производства большого количества отли­вок.

Приспособления, применяемые для изготовления от­ливок, называют литейной оснасткой. Часть ли­тейной оснастки, состоящая из технологических приспо­соблений, необходимых для получения в форме контуров отливки, представляет собой модельный комп­лект. Чтобы провести формовку, необходимо иметь опоки, плиты, штыри, шаблоны, что совместно с модель­ным комплектом составляет формовочный комп­лект.

Рис.11.1.Литейная модель (б), стержневой ящик (в), отливка (г) чугунной втулки (а)

 

Модельный комплект для получения отливки чугун­ной втулки (рис. 11.1, а) состоит из модели отливки; моделей элементов литниковой системы; стержневых ящи­ков; модельных плит для установки и крепления моде­лей; сушильных плит и др.

Моделью (рис. 11.1,б) называют приспособление, с помощью которого в форме получают отпечаток, соот­ветствующий конфигурации отливки. Модель копирует отливку, отличаясь от нее увеличенными размерами в связи с усадкой металла отливки и дальнейшей меха­нической обработкой рабочих поверхностей отливки. На вертикальных стенках предусматривают формовочные уклоны на небольшие углы, что облегчает извлечение модели из полости формы. С торцов располагаются зна­ки 1, предназначенные для получения гнезд, в которые устанавливаются стержни при сборке форм. Таким об­разом, длина модели увеличивается на величину знаков. Припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, размеры стержневых знаков устанавливаются ГОСТами.

Модели могут быть неразъемными, разъемными (рис. 11.1,б), с отъемными частями и т.п. Они изготовляются из дерева (единичное и серийное производства), чугуна, алюминия, пластмасс (массовое производство).

Элементы литниковой системы в виде каналов и ре­зервуаров создаются в форме с помощью специальных. моделей.

Стержневые ящики служат для изготовления стержней, с помощью которых в отливках образуются полости или отверстия. По конструкции ящики подраз­деляются на цельные, разъемные (рис. 11.1,в), вытряхные и др. Изготовляют их из тех же материалов, что и модели.

Металлическая модельная плита используется для крепления моделей отливки и элементов литниковой системы при машинной формовке.

Формовочные и стержневые смеси для изготовления литейных форм и стержней состоят из ис­ходных формовочных материалов и отработанных (быв­ших в употреблении) смесей. Основные исходные формо­вочные материалы содержат кварцевый песок и связую­щую глину. Прочность этих смесей невелика, поэтому литейные формы изготовляют толстостенными с учетом больших давлений жидкого металла на форму. Для улучшения механических, технологических и других свойств в формовочные и стержневые смеси вводят вспо­могательные формовочные материалы: связующие (смо­лы, жидкое стекло), противопригарные (пылевидный кварц, каменноугольная пыль), защитные (борная кис­лота, фтористая присадка) и др. Вспомогательные фор­мовочные составы (замазки, клеи, краски и др.) исполь­зуют также в качестве отделочных материалов для форм и стержней.

Физико-механические и технологические свойства формовочных и стержневых смесей определяют качество литейных форм и стержней. К ним относятся пластичность, прочность, огнеупорность, газопроницаемость, по­датливость (сжимаемость формы или стержня при усад­ке отливки).

 

Формовочные смеси классифицируются по ряду при­знаков.

- По характеру использования смеси разделяются на облицовочные, наполнительные и единые.

Облицовочная смесь (толщиной 40...100 мм) непосредственно контактирует с жидким металлом, по­этому является самой нагруженной. В смесь для прида­ния ей повышенных физико-механических свойств добав­ляют большое количество исходных формовочных мате­риалов.

Наполнительная смесь сопутствует облицо­вочной, поэтому в нее вводят свежие материалы, что приводит к заметной экономии. Но изготовление формы с двумя типами формовочных смесей трудоемко. Поэто­му ее используют для производства крупных и сложных отливок.

Когда вся форма изготовлена из одной формовочной смеси, ее называют единой. Форму используют при машинной формовке в цехах серийного и массового про­изводств. Долговечность единой смеси достигается вве­дением в ее состав песков и глин с лучшими свойствами.

Имеются также синтетические формовоч­ные смеси, вкоторые глину вводят как самостоятель­ную добавку. Они широко используются в производстве.

- По роду заливаемого в форму материала различают формовочные смеси для чугунного, стального и цветного литья.

Стержневые смеси подвергаются значительно большим термическим и механическим воздействиям, чем формовочные, так как стержень практически со всех сто­рон окружен расплавленным металлом.

Стержневые смеси, основной составной частью кото­рых является кварцевый песок, разделяются по способу изготовления на смеси, отверждающиеся при тепловой сушке или в нагреваемой оснастке; жидкие самоотверждающиеся; жидкостекольные и холоднотвердеющие смеси.

При изготовлении форм на машинах в качестве облицовочных используются пластичные самотвердеющие смеси ПСС, состоящие из жидкого стекла (основа), пес­ка, глины, молотого угля и феррохромового шлака; влаж­ность смеси 3,5%. После изготовления формы мо­дель сразу удаляется, а через 4...6 ч в форму заливают металл.

При формовке используются также жидкие самотвер­деющие смеси (ЖСС), отличающиеся высокой теку­честью в течение 9...10 мин, что позволяет заливать их в опоку или стержневой ящик. Через 20...30 мин после заливки ЖСС модель удаляется. Основой ЖСС служат либо жидкое стекло, либо органические связующие. За­ливку металла в формы с ЖСС осуществляют после 4 ч ее выдержки. ЖСС используются при изготовлении форм и стержней крупных отливок в единичном и мелкосерий­ном производствах.

При изготовлении средних и крупных форм и стерж­ней в качестве облицовочных находят применение холод­нотвердеющие смеси (ХТС). В состав ХТС входят обо­гащенные кварцевые пески, фенолформальдегидные и другие смолы в качестве связующего и ортофосфорная кислота как катализатор твердения. Заливку ХТС в опо­ку или стержневой ящик осуществляют за 1...1.5 мин, вы­держка форм в нормальных условиях в течение 2 ч. Ос­новным недостатком ХТС является токсичность исполь­зуемых элементов, что требует создания эффективных вентиляционных устройств.

Особые требования предъявляются к формовочным смесям, используемым при работе на автоматических формовочных линиях (АФЛ). Эти смеси работают в на­пряженном режиме, поэтому они должны обладать вы­сокими технологическими свойствами (текучестью, проч­ностью, газопроницаемостью).

Литниковой системой является система кана­лов и резервуаров, с помощью которых расплав подается в полость формы. В нее (рис. 11.1, г) входит литниковая воронка (чаша) 3, предназначенная для приема распла­ва и задержания попадающего вместе с ним шлака. Вер­тикальный канал — стояк 4 — передает расплавленный металл от воронки к другим элементам системы. Конус­ность 2...4 % обеспечивает удобства при формовке и на­пор расплава. Шлакоуловитель 5 служит для дальней­шей передачи металла и очистки его от шлака и неме­таллических включений. Плавная и с определенной скоростью подача металла непосредственно в полость формы осуществляется питателем 6. Вывод паров и га­зов из полости формы и уменьшение динамического дав­ления металла на форму достигаются с помощью выпо­ра 2. В литниковую систему могут входить дополнитель­ные прибыли и питающие выпоры, устраиваемые для утолщенных отливок из стали и цветных сплавов.

По конструкции литниковые системы делятся на верх­ние; нижние, или сифонные; боковые, когда питатели подводят по разъему формы; ярусные (этажные), при которой питатели подводятся на разных уровнях; дож­девые.

Трудоемкой и ответственной операцией технологиче­ского процесса изготовления отливок является ручная или машинная формовка — изготовление литей­ной формы.

Большая часть отливок изготовляется литьем в пес­чаные формы. В некоторых случаях эти отливки не удовлетворяют предъявляемым требованиям. Поэтому применяют специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в постоянные метал­лические формы — кокили, под давлением, под регули­руемым давлением, центробежное, электрошлаковое и др.

Основные операции технологического процесса изго­товления отливок могут быть объединены в три группы: формовки; плавки и заливки; выбивки и очистки отли­вок. Для снятия внутренних напряжений, получения за­данных структуры и механических свойств металла от­ливки подвергают соответствующей термической обра­ботке.