Формовка в литейном производстве

Изготовление форм в литейном производстве

При индивидуальном и мелкосерийном производстве отливок формы изготовляют ручным способом, а при крупносерийном и массовом производстве — на формовочных машинах или пескометом. Обычно их изготовляют в опоках. Это специальные рамки, в которые набивается формовочная смесь (рис. 85). В зависимости от размера и сложности отливки форму изготовляют в двух или нескольких опоках, соединенных штырями. В процессе изготовления формы опока устанавливается на подмодельную плиту и наполняется формовочной смесью.

Опоки бывают разъемные и неразъемные. Разъемные опоки применяют при массовом производстве отливок небольшого веса и называют жакетами. В жакетах производится формовка и сборка форм. С собранных форм такие опоки снимают и заливают формы металлом.

В неразъемных опоках изготовляют формы и заливают их металлом. Они применяются при производстве отливок небольшого и большого веса.

Изготовление форм на формовочных машинах и пескометами производится в парных опоках. Применяют опоки таких размеров, чтобы между опокой и моделью был зазор, обеспечивающий форме необходимую прочность при заливке ее металлом и минимальный расход формовочной смеси.

При ручной формовке формы могут быть изготовлены в почве на полу цеха, покрытом слоем формовочной смеси, в двух или нескольких опоках. Применяют несколько различных приемов ручной формовки: шаблонную формовку, формовку по скелетным моделям и др., позволяющие изготовлять формы с помощью упрощенного модельного инвентаря.

Ручная формовка. Изготовление форм в двух опоках по неразъемной модели состоит из следующих операций: на подмодельную доску 1 (рис. 86) ставят модель 2 и накрывают опокой 3. Затем модель в опоке засыпают облицовочной формовочной смесью слоем 15—20 мм и заполняют опоку наполнительной смесью, уплотняя сначала острым, а затем плоским концом трамбовки. Лишнюю формовочную смесь сгребают линейкой. Изготовленную полуформу переворачивают и устанавливают на нее вторую опоку 4 и модель стояка. Операцию наполнения опоки и уплотнения смеси повторяют, после чего вырезают литниковую чашу, вынимают модель стояка и снимают верхнюю полуформу. На плоскости разъема в нижней полуформе прорезают каналы, соединяющие стояк с полостью формы.

Края формы вокруг модели слепка увлажняют, модель расшатывают и вынимают из формы. Поврежденные места исправляют, затем верхнюю полуформу устанавливают на нижнюю, скрепляют и форму заливают металлом.

Изготовление форм в двух опоках по разъемным моделям со стержнем. Под подмодельный щиток ставят нижнюю половину модели плоскостью разъема и накрывают нижней опокой. Процесс формовки в данном случае подобен процессу формовки при изготовлении нижней полуформы по неразъемной модели. Когда нижняя полуформа готова, ее поворачивают, посыпают поверхность формы разделительным песком и накладывают верхнюю половину на нижнюю половину модели, накрывают верхней опокой, устанавливают модели литникового канала шлакоуловителя, стояка и выпоров и производят процесс формовки в верхней полуформе. Когда верхняя полуформа заформована, на ней вырезают литниковую чашу, вынимают модели стояка и выпоров. Полуформу снимают и переворачивают. Выпоры по своей форме представляют подобие стояка. Их применяют при отливке деталей из чугуна для того, чтобы образовался канал для выхода воздуха и газа из полости формы и для наглядного контроля заполнения формы металлом в процессе заливки. Из снятых верхней и нижней полуформ вынимают модели, исправляют дефекты, укрепляют выступающие места формы шпильками-гвоздями. Затем в нижнюю полуформу устанавливают стержень, ставят верхнюю полуформу и скрепляют ее с нижней.

Изготовление форм по шаблону. При производстве индивидуальных отливок, имеющих форму тел вращений (шестерен, маховиков и т. п.), формы изготовляют при помощи шаблонов. Это не требует дорогостоящих моделей. Используют приспособления (рис. 87), состоящие из следующих деталей: подпятника 1 с гнездом, в которое вставляется ось вращения шаблона 2, насаженная на ось поперечины 3, упорного конуса 4 и шаблона 5. Например, для формовки шкива со спицами в почве укрепляют подпятник, в него вставляют ось, готовят твердую постель и насыпают формовочную смесь до уровня плоскости разъема. На ось устанавливают упорное кольцо, надевают поперечину и укрепляет на ней шаблон для формовки внутренней поверхности обода и плоскости разъема формы. Вращая шаблон вокруг оси, образуют выемку и плоскость, излишнюю смесь сгребают, а затем снимают шаблон. На полученной окружности при помощи чертилки проводят бороздки, соответствующие осям спиц. По каждой бороздке устанавливают рамку, вокруг которой очерчивают параллельные линии. Надевают на ось модель ступицы, устанавливают опоку, стояк и выпор и набивают верхнюю полуформу. Вынимают стояк и выпор, полуформу снимают и переворачивают.

По отпечатанным бороздкам в верхней и нижней полуформе специальным гребком при помощи рамки делают контуры спиц и вынимают модель ступицы. Затем верхнюю полуформу устанавливают на нижнюю, накладывают груз и форма готова для заливки металлом.

Машинная формовка. Процесс изготовления форм машинным способом по сравнению с ручным имеет ряд преимуществ:

1) механизацию уплотнения формовочной смеси и извлечения моделей из формы;

2) получение форм с более равномерным уплотнением и большей прочностью;

3) получение отливок с меньшими припусками на обработку;

4) более рациональное использование труда формовщиков, которые освобождаются от ряда операций (установки моделей, набивки форм, прорезки литников и т. п.);

5) более быстрое освоение приемов формовки.

Формовочные машины по способу уплотнения в основном делятся на следующие типы: прессовые, встряхивающие, встряхивающие с подпрессовкой, пескометы.

На прессовых машинах формы изготовляются по односторонним модельным плитам. Машины приводятся в действие сжатым воздухом давлением 5—7 атм и подразделяются на машины с верхним и нижним прессованием. Схема верхнего прессования представлена на рис. 88, а нижнего — на рис. 89. Для получения формы на подмодельную плиту, укрепленную на столе машины, ставят опоку, которую из бункера заполняют формовочной смесью. Затем поворачивают траверсу с верхней плитой в рабочее положение и включают воздух.

Сжатый воздух поднимает стол и прижимает форму к верхней плите траверсы. Дают небольшую выдержку, включают воздух, опускают стол с формой и выводят его из под траверсы. Форму снимают и на стол ставят следующую опоку. Прессовую машину применяют для изготовления форм в опоках небольшой высоты, так как уплотнение формовочной смеси происходит неравномерно. Поверхность формы, непосредственно испытывающая давление, уплотняется больше, чем поверхность, прилегающая к подмодельной плите и модели.

Примером этого типа машин является машина модели ПФ-4 с нижним прессованием. Размеры опоки в свету 756х676 мм, высота ее 100 мм. Часовая производительность (при полной механизации подачи формовочной смеси и транспортировании опок) 120 опок, 60 форм.

На встряхивающих машинах изготовляют формы в высоких опоках. Формовочная смесь уплотняется встряхиванием за счет инерции, возникающей при ударе (рис. 90).

На столе встряхивающей машины укреплена плита с моделью, на которую ставят опоку и наполняют формовочной смесью. Стол встряхивающей машины под действием сжатого воздуха давлением 5—7 атм поднимается на некоторую высоту и с этой высоты падает, ударяясь об опору. При ударе смесь уплотняется. Высота подъема стола в машинах 30—100 мм и число ударов 10—300 в минуту.

К такому типу машин относится формовочная машина модели 845 с поворотным столом.

Размеры опоки в свету 1200×800 мм, высота ее 450 мм.

Часовая производительность — около 15 форм.

Изготовление форм на встряхивающих машинах с подпрессовкой. Плотность набивки формы, полученной встряхиванием, неравномерна.

Поэтому более широкое применение получили встряхивающие машины с допрессовкой верхних слоев формы, например машина модели 254 М. Размеры опоки в свету 800×700, высота ее 300 мм. Часовая производительность при полной механизации формовочного участка 45 опок.

К этому же типу машин относятся автоматические формовочные четырехпозиционные машины модели 94265 для изготовления верхних полуформ и модели 94265А для изготовления нижних полуформ. На этих машинах изготовляют формы в опоках с размерами в свету 900х800, при высоте 500—600 мм.

Изготовление форм на пескометах. Пескометы применяются для изготовления средних и крупных форм. Существуют стационарные пескометы, передвижные с бункером и консольные передвижные. Пескометом формовочная смесь подается в опоку и уплотняется в ней под действием центробежных сил вращающихся лопаток, расположенных в головке пескомета.

На рис. 91 приведена схема устройства консольно-подвижного пескомета. Формовочная смесь по ленточному транспортеру 1 подается в лоток 2, снабженный ситом. Просеянная смесь поступает на транспортер 3, из него в воронку 4 и оттуда на ленточный транспортер 5. С ленточного транспортера смесь поступает в кожух пескометной головки 6, где подхватывается лопатками 8, укрепленными на вращающемся диске 7 (скорость вращения 1400—1600 об/мин) и выбрасывается в опоку 10 через отверстие 11 в головке пескомета. При набивке опоки рабочий, сидящий на сиденьи 12, поворачивает и передвигает хобот пескомета. Степень уплотнения смеси зависит от скорости вращения лопаток, перемещения головки и от высоты ее над моделью 9.

Производительность пескомета 12,5 м3/час набитой формовочной смеси. Действующие модели пескометов этого типа — 291,296 м.

На заводах крупносерийного и массового производства отливок формовочные машины расположены вдоль замкнутого конвейера (рис. 92), который представляет собой ряд тележек 1, непрерывно движущихся по рельсам 2 при помощи привода 3. Изготовленные на машинах формы 4 ставятся на тележки конвейера. Сборку форм обычно производят на рольгангах 5, установленных у формовочных машин. Формы заливают на конвейере из заливочных ковшей 6, подаваемых по разливочному монорельсу 7.

При большой скорости движения конвейера заливочная площадка 8, на которой стоит рабочий, заливающий формы, движется со скоростью конвейера. Залитые металлом формы на конвейере проходят через охладительную камеру 9 и поступают в отделение выбивки. Здесь при помощи пневматического подъемника 10 формы с конвейера снимаются и выбиваются на выбивной решетке 11. Выбитая формовочная смесь падает через решетку на пластинчатый транспортер 12 и направляется в землеприготовительное отделение.

Литниковая система. Каждая форма имеет литниковую систему, служащую для заполнения полости формы металлом. В литниковой системе также должен улавливаться шлак, попадающий с металлом. Литниковая система (рис. 93) состоит из литниковой чаши 1, стоянка 2, шлакоуловителя 3 и питателя 4. Назначение чаши в том, чтобы исключить разбрызгивание металла, уменьшить его гидродинамический удар и задержать шлак, попадающий с металлом.

Стояк 2, соединенный с чашей и шлакоуловителем, располагается вертикально.

Шлакоуловитель 3 служит для отделения шлака и соединения с питателями. Питатели 4 соединены с полостью формы. Количество питателей и их расположение зависят от формы и веса отливаемой детали. Питатели при формовке располагаются в нижней опоке на плоскости разъема формы.

Для получения качественной отливки и меньшего расхода металла литниковую систему изготовляют на основе расчетов.

Площадь сечения питателей определяют по следующей формуле:

где Q — вес отливки, кг;

t — время заливки, сек.;

Hр — расчетный напор, см.;

M — коэффициент расхода, равный для чугуна 0,27—0,55, для стали 0,3—0,41, для сплавов цветных металлов 0,6—0,7.

Расчетный напор Hр определяют по формуле

где H0 — высота стояка от уровня металла до подвода в форму, см;

С — максимальная высота отливки, см;

P — высота отливки до места подвода металла в форму, см.

Соотношение размеров литниковой системы принимают следующим:

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

1.1 Основные понятия и определения

Литейное производство, или литье – это способ изготовления заготовки или готового изделия путем заливки расплавленного металла в полость заданной конфигурации с последующим его затвердеванием.

Заготовки или изделия, получаемые методом литья, называют отливками.

Полость, заполняемая жидким металлом при литье, называется литейной формой.

Назначение литейной формы состоит в следующем.

1.Обеспечение необходимой конфигурации и размеров отливки.

2.Обеспечение заданной точности размеров и качества поверхности отливки.

3.Обеспечение определенной скорости охлаждения залитого металла, способствующей формированию требуемой структуры сплава и качества отливок.

По степени использования формы делят на разовые, полупостоянные и постоянные.

Разовые формы служат для получения только одной отливки, изготавливают их из кварцевого песка, зерна которого соединены каким-либо связующим веществом.

Полупостоянные формы – это формы, в которых получают несколько отливок (до 10-20), такие формы изготавливают из керамики.

Постоянные формы – формы, в которых получают от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч отливок. Такие формы изготавливают обычно из чугуна или стали.

Основной задачей литейного производства является получение отливок с максимальным приближением формы и размеров поверхности к аналогичным параметрам готовой детали с целью уменьшения трудоемкости последующей механической обработки. Основное достоинство формообразования заготовок литьем — возможность получения разнообразных по массе заготовок практически любой сложности непосредственно из жидкого металла.

Стоимость литых изделий нередко намного меньше, чем изделий, изготовленных другими способами, однако для литья применимы не любые сплавы, а только те, которые обладают хорошими литейными свойствами. Основными литейными свойствами являются.

1. Жидкотекучесть – способность жидкого металла заполнять литейную форму, точно повторяя ее конфигурацию.

Чем выше жидкотекучесть, тем литейный сплав лучше. У стали и чугуна это свойство уменьшается с увеличением содержания серы и повышается с увеличением содержания фосфора и кремния. Перегрев сплава выше температуры плавления повышает его жидкотекучесть.

Жидкотекучесть оценивают по длине пути, пройденному жидким металлом до затвердевания. Высокую жидкотекучесть (>700 мм) имеют силумины, серый чугун, кремнистая латунь, среднюю жидкотекучесть (350-340 мм) имеют углеродистые стали, белый чугун, алюминиево-медные и алюминиево-магниевые сплавы, низкую жидкотекучесть имеют магниевые сплавы.

2. Усадка – уменьшение размеров отливки при переходе металла из жидкого состояния в твердое. Чем меньше усадка, тем литейный сплав лучше. Различают усадку объемную (уменьшение объема) и линейную (уменьшение линейных размеров). Это свойство зависит главным образом от химического состава сплава. Ориентировочно линейная усадка составляет 1% для чугунного литья и 2% – для стального и цветного. Разумеется, каждая конкретная марка литейного сплава имеет свое значение усадки.

3. Склонность к ликвации. Ликвацией называют химическую неоднородность по объему отливки. Чем меньше склонность к ликвации у литейного сплава, тем он лучше.

В литейном производстве применяют много самых различных сплавов. Наиболее распространенным является серый чугун, из которого в отечественном машиностроении делают около 75% отливок (по массе), из стали – около 20%, из ковкого чугуна – 3% и около 2% литых деталей изготавливают из сплавов цветных металлов.

Существует два способа заливки металла в формы.

1.Обычная заливка, при которой металл заполняет литейную форму свободно под действием силы тяжести. К этому способу относится литье в песчано-глинистые формы.

2.Специальные способы литья, их существует около 15, основными из которых являются:

· литье под давлением;

· литье в кокиль (в металлические формы);

· литье в оболочковые формы;

· литье по выплавляемым, выжигаемым или растворяемым моделям.

Литье в песчано-глинистые формы – основной метод производства отливок. Этим методом получают литые детали как простой, так и сложной формы, наиболее крупные отливки, которые нельзя получить другими способами.

Применение специальных способов литья позволяет уменьшить брак в литейном производстве. При литье в металлические формы, центробежным литьем обеспечивается получение отливок высокой точности. Наряду с этим специальные способы литья применимы лишь для изделий сравнительно небольших размеров (масса до 300 кг).

Для изготовления литейной формы необходимо иметь модельный комплект. В общем случае модельный комплект состоит из модели, стержневого ящика и моделей элементов литниковой системы.

Модель – это прообраз будущей отливки, с помощью модели формообразуется, в основном, ее наружная конфигурация. От отливки модель отличается материалом, наличием стержневых знаков (если отливка полая и для формирования полости необходим стержень), наличием разъема (если формовка производится по разъемной модели), размерами, превышающими соответствующие размеры отливки на величину линейной усадки сплава.

Стержневой ящик – это часть модельного комплекта, предназначенная для изготовления стержня. Стержень, в свою очередь, необходим для формирования внутренней конфигурации отливки (для получения отверстий).

Литниковая система – это совокупность каналов в литейной форме, подводящих расплавленный металл, улавливающих шлак и неметаллические включения, отводящих из формы газы, а также питающих отливку жидким металлом в процессе ее кристаллизации.

1.2 Технология получения отливок

Технологический процесс производства отливок в песчано-глинистых формах включают формовку, т. е. приготовление полуформы и стержней; сборку литейных форм; заливку расплава, выбивку и очистку отливок.

Для изготовления литейных форм из формовочных смесей применяют модельно-опочную оснастку. В нее входят модели, модельные плитки, стержневые ящики и т. д.

Для облегчения изучения процесса изготовления отливки рассмотрим схему технологического процесса (рис. 1).

По чертежу детали (рис. 1, а) технолог-литейщик разрабатывает чертеж модели и стержневого ящика. В модельном цехе по этим чертежам изготовляют модель (рис. 1, б) и стержневой ящик (рис. 1, в), при этом учитываются припуски на механическую обработку и усадку сплава при остывании. С целью получения опорных поверхностей для установки стержней на моделях выполнены стержневые знаки. По стержневому ящику формуют стержень (рис. 1, г), который предназначен для образования в отливке внутренней полости.

Для заливки формы металлом имеется литниковая система, состоящая из чаши, стояка, шлакоуловителя, питателей и выпоров (рис. 1, e). При сборке в нижнюю полуформу устанавливают стержень, затем соединяют обе полуформы и нагружают балластом. Литейная форма в сборе показана на рис. 1, д.

В плавильном отделении расплавляют металл и заливают в формы. Остывшую отливку выбивают из формы и передают в отделение очистки и обрубки, где ее очищают от формовочной стержневой смеси и обрубают остатки литника, заливы и др.

Модели – приспособления, при помощи которых в формовочной смеси получают отпечатки – полости, соответствующие наружной конфигурации отливок. Отверстия и полости внутри отливок образуют при помощи стержней, установленных в форме при их сборке.

Размеры модели делают больше, чем соответствующие размеры отливки, на величину линейной усадки сплава, которая составляет для углеродистой стали 1,5-2%, чугуна 0,8-1,2%, бронз и латуней 1-1,5% и т. д. Для облегчения изготовления моделей из формовочной смеси при формовке стенки моделей должны иметь формовочные уклоны (для деревянных моделей 1-3 0 , для металлических 1-2 0 ) В местах сопряжения, делают плавные сопряжения радиусом R = (1/5 — 1/3) средней толщины соприкосновения стенок.

Преимущество деревянных моделей – дешевизна и простота изготовления, недостаток – недолговечность. Модели окрашивают для чугунных отливок в красный цвет, для стальных в синий. Стержневые знаки окрашивают в черный цвет.

Металлические модели чаще всего делают из алюминиевых сплавов. Эти сплавы легки, не окисляются, хорошо обрабатываются резанием.

При машинной формовке обычно применяют металлическую модельную оснастку с установкой модели с установкой модели и литниковой системы на металлической модельной плите.

Стержни формуют в деревянных или металлических стержневых ящиках.

Формовка, как правило, производится в опоках – прочных и жестких металлических ящиках различной формы, предназначенных для изготовления в них литейных полуформ из формовочной смеси путем ее уплотнения.

Для изготовления литейных форм и стержней применяют смеси из природных песков и глин с добавкой необходимого количества воды. Качество, состав и свойства материалов и смесей зависит от условий службы их в литниковой форме.

Формовочные и стержневые смеси должны иметь следующие свойства:

– прочность (для сохранения целостности при сборке, транспортировании, механическом воздействии);

– огнеупорность (при соприкосновении с металлом не должны плавиться, спекаться, пригорать к отливке, размягчаться);

– пластичность (сохраняют форму после снятия нагрузки);

– неприлипаемость смеси к модели, стержневому ящику и в плоскости разъема формы;

– легкость удаления смеси при очистке отливок;

– долговечность, т.е. способность смесей сохранять свойства после многократного использования;

Свежих формовочных материалов, т. е. песка и глины требуется в среднем 0,5 — 1 т на 1 т литья, в то время как расход смесей для изготовления форм и стержней составляет 4 — 7 т. Главной частью в смесях являются отработанные формовочные материалы, свежие материалы служат только для замены песчаных зерен, превращающихся в пыль, и для выполнения связующих способностей глин.

Зерновая часть песков должна состоять преимущественно из зерен кварца (SiO₂) в лучших сортах песка содержание SiO₂ ³ 97%, в худших содержание SiO₂ ³ 90%.

К глинистой части песка условно относят все содержащиеся в нем частицы размером менее 0,022 мм.

Формовочные глины — это пески, содержащие более 50% глинистых веществ. Глины делятся на формовочные обыкновенные и бектонитовые. К бектонитовым относятся глины состоящие в основном из кристаллов монтмориглионита [Al₂O₃·4SiO₂·H₂O+nH₂O]. Этот материал сильно набухает в воде, что увеличивает связующие свойства глин. Бектонит применяется для изготовления форм и стержней, не подвергающихся высушиванию.

Обыкновенные формовочные глины состоят в основном из кристаллов каолина Al₂O₃·2SiO₂·2H₂, не обладающих внутрикристаллическим набуханием.

Для стального литья берут самую огнеупорную глину с высокой термохимической устойчивостью — не менее 1580 О С, для чугуна – со средней устойчивостью не менее 1350 О С, для цветного литья термохимическая устойчивость глин не ограничивается.

Для изготовления формовочных и стержневых смесей, кроме песка и глины, применяют органические и неорганические связующие материалы. Органические связующие материалы сгорают и разлагаются при высоких температурах. К этим материалам относят льняное масло, олифу, крепетель (растительное масло, канифоль, уайт-спирт), пек торфяной и древесный, канифоль, пектиновый клей, патоку и ряд других. В качестве неорганических связующих используют цемент и жидкое стекло.

В литейных цехах, имеющих механизированные землеприготовительные заготовки, пользуются единой формовочной смесью. В цехах с меньшей степенью механизации употребляют облицовочные и наполнительные смеси, первые более качественные и служат для образования внутреннего, соприкасающегося с отливкой слоя.

Материалы для стержней – стержневые смеси – выбирают в зависимости от конфигурации стержней, их расположения в форме. Они должны иметь высокую прочность, обладать достаточной податливостью, чтобы не препятствовать усадке металла, хорошей газопроницаемостью. В производстве отливок из сталей и чугуна для приготовления таких стержней применяют качественные песчано-масляно-смоляные смеси (чистый кварцевый песок и полимерный связующий материал — смола или жидкое стекло). Стержни менее ответственные с более толстым сечением изготавливают из смесей, состоящих из 91-97% SiO₂ и 3-4% глины с добавлением жидкого стекла или других связующих. Для массивных стержней используют менее качественные смеси, изготовленные из 30-70% SiO_2, 20-60% оборотной земли и 7-10% глины, являющейся основным связующим.

Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливок формы и стержни покрывают тонким слоем противопригарных материалов. Для сырых форм противопригарными материалами служат припылы, в качестве которых используют порошкообразный графит (для чугунных отливок) и пылевидный кварц (для стальных отливок). Для сухих форм приготавливают противопригарные краски. Краски представляют собой водные суспензии из тех же материалов графит (для чугуна), кварц (для стали) со связующими. Краски наносят на горячие формы и стержни, не успевшие остыть после сушки.

1.3 Литниковые системы

Назначение литниковой системы – обеспечить плавный безударный подвод металла в форму, регулировать термофизические явления в форме для получения качественной отливки и предохранить форму от попадания в нее шлаковых включений. Элементами нормальной литниковой системы являются литниковая чаша 1, стояк 2, шлакоуловитель 3, питатели 4, подводящие металл непосредственно к отливке. Вся литниковая система при заливке должна быть заполнена жидким металлом во избежание засасывания в форму шлаков и атмосферного воздуха.

При получении отливок из стали, ковкого чугуна и некоторых сплавов цветных металлов с относительно большой усадкой литниковая система питает их жидким металлом в процессе затвердевания.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Ручную формовку, в основном, применяют в единичном и мелкосерийном производствах. На практике используют различные методы ручной формовки.

Формовка в опоках. В литейном производстве в подавляющем большинстве случаев разовые формы изготовляют в парных опоках.

Формовка в двух опоках по неразъемной модели. Модель плоской стороной укладывают на подмодельный щиток, а затем устанавливают нижнюю опоку рабочей плоскостью вниз. На модель наносят слой облицовочной смеси толщиной 40-100 мм, который слегка уплотняют. Затем опоку заполняют наполнительной смесью.

ппг пе заполнения опоки смесь уплотняют ручной или вматической трамбовкой. Излишек формовочной смеси и опоку с заформованной в ней моделью поворачивают на 180° поверхностью разъема вверх. На нижнюю опоку устанавливают верхнюю опоку, модель тонка и насыпают небольшой слой облицовочной смеси, чтобы покрыть модель. Облицовочную смесь дополнительно просеивают через сито. Затем весь объем верхней опоки заполняют формовочной смесью, которую уплотняют. Излишек смеси срезают вровень с кромкой верхней опоки, делают наколы для вентиляции формы и извлекают модель стояка, снимают верхнюю опоку, поворачивают ее и осматривают. В нижней опоке прорезают горизонтальные литниковые каналы-питатели и специальным подъемником извлекают модель. После этого форму вновь осматривают и затем собирают.

Формовка в двух опоках по разъемной модели является наиболее распространенной. Формовку по разъемной модели применяют в случаях, когда модель не имеет плоской поверхности.

Сначала изготовляют нижнюю полуформу.

Последовательность операций при формовке по разъемной модели такая же, как и при формовке по неразъемной модели. Отличие только в том, что после изготовления нижней полуформы и ее поворота на 180° на нижнюю половину модели А-3 устанавливают верхнюю половину Б-7. Плоскость разъема формы посыпают разделительным песком и продолжают формовку в обычной последовательности. В обеих полуформах специальной иглой делают каналы, увеличивающие газопроницаемость формы. Для выполнения внутренней полости отливки в форме устанавливают стержень.

Иногда при изготовлении сложных отливок одна плоскость разъема не позволяет извлечь модель из верхней и нижней полуформ. В этих случаях применяют формовку в трех и в большем числе опок, т.е. форма имеет две и большее число плоскостей разъема. В большинстве случаев предпочитают вместо дополнительного разъема делать отъемные части модели или устанавливать наружные стержни.

Формовка в почве. Формы для крупных уникальных отливок весом в несколько десятков, а иногда и сотен тонн, как правило, изготовляют в специальных ямах (кессонах), дно которых находится ниже уровня пола цеха. Стенки и дно кессонов, в частности для предупреждения попадания в них грунтовой воды, облицовывают бетоном или железобетоном.

Формовку в почве применяют для изготовления отливок, не требующих большой точности. При этом формовочную смесь не насыпают на модель и не уплотняют вокруг нее, а наоборот, модель вдавливают в заранее приготовленный слой формовочной смеси. Формовка, в почве может быть открытая и закрытая. В обоих случаях первой операцией является подготовка почвы или, как говорят, подготовка постели. Почва должна давать четкий отпечаток модели при ее вдавливании. На практике применяют формовку по мягкой или твердой постели. Постель делают для одной или нескольких форм.

При формовке по мягкой постели в полу цеха делают яму глубиной, превышающей высоту модели на 150-200 мм. Ширина и длина ямы должны быть несколько больше, чем соответствующие размеры модели. По уровню устанавливают чугунные рейки или уголки. В яму насыпают слой наполнительной смеси 2 до верхних кромок уголка, затем излишек смеси срезают линейкой 5 и засыпают облицовочную смесь, которая легкими ударами линейки ссаживается до уровня верхних кромок уголка. Постель подготовлена для формовки.

При формовке по твердой постели в полу цеха делают яму глубиной на 300-500 мм больше высоты модели. На дно ямы насыпают и уплотняют слой крупного шлака или кокса, укладывают на шлак рогожи или солому и устанавливают вентиляционные трубы для отвода газов из формы. Затем засыпают и уплотняют наполнительную смесь (уплотнение производят слоями через 60-80 мм). В уплотненной наполнительной смеси делают вентиляционные каналы и засыпают облицовочную смесь. Формовка по твердой постели применяется для изготовления крупных по массе и больших по размерам отливок.

Открытая почвенная формовка производится, как правило, по мягкой постели. На рис. 3, б показан процесс изготовления такой формы. На слой облицовочной смеси кладут модель и осаживают ее мягкими ударами молотка, после чего уровнем проверяют горизонтальность осаженной в почву ппрпи уплотняют смесь вокруг модели, а излишки смеси сре-аГют линейкой на уровне верхней плоскости модели, затем деля юте я литниковый и сливной каналы, как это показано на ис 44, в. Последующими операциями являются извлечение модели из формы и отделка формы.

Открытую почвенную формовку используют для изготовления неответственных отливок по моделям, имеющим хотя бы одну плоскую сторону.

При закрытой почвенной формовке, после осаживания модели, устанавливают верхнюю опоку, уплотняют в ней смесь и выполняют литниковую систему. Затем снимают опоку, извлекают модель, отделывают форму и вновь накрывают ее опокой. Таким образом, форма подготовлена к заливке. Следует отметить, что в верхней опоке может быть выполнена также и часть рабочей полости формы.

Схема закрытой почвенной формовки по разъемной модели с применением твердой постели приведена на рис. 4. После приготовления твердой постели осаживают нижнюю часть модели А, горизонтальность ее проверяют ватерпасом. Затем на нижней части модели закрепляют верхнюю часть Б, устанавливают опоку и модели литниковых каналов, засыпают формовочную смесь и уплотняют ее трамбовками. После уплотнения опоку снимают и переворачивают на 180° и из нее специальными подъемниками удаляют верхнюю часть модели Б и модели литниковых каналов. Таким же подъемниками извлекают из нижней полуформы часть модели А. Форму отделывают и собирают.

Формовку по шаблону применяют в единичном производстве для получения отливок значительных размеров и имеющих форму тел вращения (например, различные шкивы, цилиндры и т. д.). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящих моделях, но в то же время требуется высокая квалификация рабочих-формовщиков.

Поверхность формы получают выгребанием формовочной смеси специальными досками, имеющими профиль будущей отливки. Такие профильные доски называются шаблонами. При формовке используют специальные приспособления.

Приспособления состоят из чугунной опоры, которую устанавливают под будущей формой в почве, стального валика, вставляемого в опору, и чугунной серьги, вращающейся на валике. Стопорное кольцо служит опорой для серьги. В некоторых случаях опору прикрепляют к плитам с помощью болтов через отверстия. Отверстие служит для извлечения валика из опоры после окончания формовки. Правильность установки опоры и горизонтальность серьги проверяют уровнем (ватерпасом). Шаблоны прикрепляют болтами к серьге через сделанные в ней отверстия. Для примера разберем формовку шкива.

Установив опору под будущей формой и закрепив на валике серьгу с шаблоном, проверяют горизонтальность шаблона ватерпасом, а правильность установки по радиусу специальной меркой, приложив ее вырезом к валику. Затем шаблоном в предварительно уплотненной формовочной смеси выгребают профиль, соответствующий внутреннему очертанию обода шкива, до тех пор, пока нижняя кромка шаблона не достигнет плоскости разъема формы. Спицы шкива и ступицу формуют по разъемным моделям. Моделей спиц нужно столько, сколько спиц имеет шкив. По специальной разметке в нижнюю полуформу вдавливают модели низа спиц, пока не совпадут линии разъема модели и формы. Затем на модели низа спиц укладывают модели верха, снимают серьгу с шаблоном, устанавливают модели ступицы, литниковой системы и опоку верха, предварительно посыпав плоскость разъема формы разделительным песком, и уплотняют формовочную смесь. Если в верхней опоке образуется высокий выступ, выполняющий внутренние очертания обода, то предпринимают меры, устраняющие возможность обвала этого выступа (например, ставят крючки, шпильки и т. д.).

После того, как верхняя полуформа готова, ее поднимают, переворачивают на 180”, в центральное отверстие модели верха ступицы вставляют ось, на которой крепят контршаблон и доводят размеры выступа до необходимых. После отделки верхней полуформы приступают к отделке нижней, для чего устанавливают в первоначальное положение серьгу с шаблоном, к нему прикрепляют отъемную часть или к серьге — новый шаблон по профилю, соответствующему шаблону с отъемной частью, и выгребают смесь из формы, образующей наружные очертания шкива. Для отделки формы применяют косяк 5, представляющий часть модели обода. После отделки форму собирают для заливки.

Рассмотренные способы формовки индивидуальных, крупных отливок отличаются низкой производительностью и значительной трудоемкостью.

Формовка

Процесс получения отливки состоит в том, что с помощью модели отливаемого изделия различных приспособлений и инструментов из смеси формовочных материалов, называемой формовочной смесью изготовляют литейную форму. В форму заливают расплавленный металл, из которого необходимо получить отливку. Жидкий металл заполняет полость формы и остывает в ней, получается отливка желаемых очертаний.

В зависимости от требований, предъявляемых к отливкам, их изготовляют из чугунов, бронз, латуней и других сплавов. Наиболее сложным и продолжительным в производстве отливок является процесс изготовления литейной формы. Процесс изготовления такой формы называют формовкой, а рабочего, занятого изготовлением литейных форм, — формовщиком.

В зависимости от сложности и размеров отливок, формовочной смеси, применяемой для изготовления литейной формы, способа формовки и степени механизации процесса формовку подразделяют на формовку по-сырому, по-сухому, по модели, по шаблону, в почве и в опоках, ручную и машинную.

Литейный цех и технологический процесс производства отливок

На предприятии литейным цехом называют цех, в котором получают отливки — металлические изделия или их части в специально изготовленных литейных формах путем их заливки расплавом необходимого металла.

Производство отливок представляет собой сложный процесс, состоящий из ряда технологических операций, для выполнения которых литейный цех имеет несколько отделений.

Модельное отделение для изготовления моделей отливаемых изделий, литниковых систем, шаблонов. В модельном отделении располагаются оборудование, механизмы и приспособления, необходимые для выполнения работ по изготовлению моделей.

Отделение подготовки формовочных материалов и приготовления формовочных смесей. В отделении два участка. На первом участке подготовляют материалы для приготовления формовочных смесей с использованием сушильных установок, бегунов, механических сит, магнитных и электрических сепараторов и другого оборудования. На втором участке, оборудованном смесителями н машинами для разрыхления смесей, из материалов готовят формовочные и стержневые смеси.

Формовочное отделение цеха художественного лнтья, предназначенное для изготовления литейных форм. Оно имеет несколько участков: а) участок изготовления литейных форм по-сырому для ажурных отливок; б) участок изготовления форм, заливаемых после сушки, приспособлен для кусковой формовки форм для кабинетных литых изделий; в) участок скульптурного литья, предназначенный для кусковой формовки в опоках, кессонах, по металлическим, гипсовым и восковым моделям; г) участок архитектурного литья, оборудованный формовочными машинами, подъемно-транспортными механизмами и имеющий плац для формовки по шаблону и в почве.

Стержневое отделение для изготовления стержней, применяемых для получения пустотелых изделий.

Плавильное отделение, оборудованное печами для плавки металлов, механизмами и приспособлениями для заливки форм.

Отделение выбивки, оборудованное установками и механизмами для выбивки отливок из форм.

Отделение обрубки и очистки для очистки отливок от формовочной смеси и ее пригара, удаления следов литниковых систем, выпоров и прибылей.

Во многих цехах художественного литья в последние годы появилось новое отделение, технологическое оборудование которого предназначено для получения отливок по выплавляемым моделям.

Итак, чтобы получить отливку, необходимо изготовить модель, опоку, подготовить инструменты, формовочные материалы, приготовить формовочную и стержневую смеси, затем из них изготовить литейную форму и залить ее расплавленным металлом. После остывания металла по выбранному режиму форму надо выбить из опоки, поверхности отливки очистить от пригоревшей смеси.