Литейная форма в сборе

Изготовление форм и стержней. Литейная форма в сборе.

Процесс изготовления разовых песчано-глинистых форм называют (рис. 6) формовкой .

Рис. 6. Схема процесса получения отливок

Существует несколько способов формовки: ручная в почве или опоках, по модели или по шаблону и машинная в опоках по модели. Моделью называют приспособление, повторяющее очертания будущей отливки и служащее для получения в форме литейной полости.

Шаблоны — это профилированные доски, с помощью которых получают необходимую полость формы (см. рис. 7, а).

Рис. 7. Способы формовки: по шаблону (а), в съемных опоках (в) и стопочная заливка в опоках (б)

Изготовление литейной формы в земляном полу литейного цеха называют формовкой в почве . Для формовки в почве приготовляют основание — постель, которая должна иметь горизонтальную поверхность, хорошо отводит газы при заливке. Формовка в почве допустима для простых неответственных отливок, а в основном этим способом получают тяжелые (свыше 5000 кг) корпусные отливки (станины станков и т. д.). Очень крупные отливки формуют в кессонах (яма в формовочном плацу цеха со стенками и дном из железобетона и реже из кирпича). Когда нужно быстро отлить одну или несколько отливок больших размеров и сократить время и средства на изготовление моделей, формовку в почве производят по шаблонам (рис. 7, а).

Наиболее распространенным способом изготовления форм является формовка в опоках. В зависимости от конфигурации, сложности и размеров отливки существует несколько способов формовки в опоках: формовка в двух (см. рис. 4) и более опоках; по целой или разъемной модели, по модели с отъемными частями.

Рис. 4. Литейная форма в сборе

Формы для отливок небольших размеров изготовляют в опоках 2 (рис. 7, в), снимаемых после формовки. Перед заливкой на форму 1, находящуюся на подмодельной плите 4, чтобы она не разрушалась, надевают жакет 3.

В современных литейных цехах ручная формовка полностью заменена машинной формовкой, производимой в опоках по модельному комплекту, который устанавливают на столах формовочных машин. На формовочных машинах механизировано уплотнение смеси в опоке и извлечение модели из формы.

По способу уплотнения смеси формовочные машины делят на прессовые — с верхним прессованием (рис. 8, а), с нижним прессованием (рис. 8, б) и встряхивающие, пескометы (рис. 8, в). При изготовлении форм применяют также машины с комбинированными методами уплотнения (прессование под высоким давлением в сочетании с пескодувным или встряхивающим с амортизацией удара, вибропрессование) и автоматические формовочные линии.

Рис. 8. Схема уплотнения формовочной смеси при верхнем (а), нижнем (б) прессовании и пескометом (в): 1 — прессующий пуансон, 2 — опока, 3 — головка пескомета

Литейная форма в сборе

Литье под давлением. Методы литья, пресс-формы, литьевые машины.

г. С аратов

Литье в песчаные формы

Наиболее известным с давних пор способом получения отливки является литье в песчаные формы (рис. 4). Литейная форма чаще всего состоит из двух полуформ: верхней 8 и нижней 11, изготовленных из песчано-глинистой смеси (см. 6) в металлических рамках 2 и 13 (опоках). В нижней полуформе с помощью модели 10 образована полость 4, предназначенная для получения отливки цилиндра. Внутреннее отверстие в отливке образует песчаный стержень 7, который прочно закреплен с помощью стержневых знаков 6 и 12. Выступы 9 на модели служат для получения отпечатков стержневых знаков в форме.

Рис. 4. Литейная форма в сборе

Перед заливкой расплава в литейную полость формы через литниковую чашу 3 полуформы скрепляют штырями 1 или на верхнюю полуформу устанавливают груз. Для удаления газов, выделяющихся из песчано-глинистой смеси и расплава при заливке, служат вентиляционные каналы 5 в форме и стержнях.

Совокупность каналов, предназначенных для подвода расплава в полость формы и питания отливки при затвердевании, а также для улавливания шлаков и загрязнений, получающихся вследствие размыва расплавом поверхности формы, называют литниковой системой. Она состоит (рис. 5) из литниковой чаши, или воронки 3, стояка 4, подводящего расплав к шлакоуловителям 1, питателей 6, соединяющих полость формы с чашей и стояком, и прибыли 2, служащей для питания массивных частей отливки при ее охлаждении.

В литниковую систему входит также выпор 5 — вертикальный канал круглого сечения, — через который в начале заливки выходят газы. Выпор позволяет определить момент окончания заливки и питает отливку при остывании.

Рис. 5. Отливка с литниковой системой

Изготовление форм и стержней. Процесс изготовления разовых песчано-глинистых форм называют (рис. 6) формовкой. Существует несколько способов формовки: ручная в почве или опоках, по модели или по шаблону и машинная в опоках по модели. Моделью называют приспособление, повторяющее очертания будущей отливки и служащее для получения в форме литейной полости.

Читать еще: Литье в силиконовые формы технология

Рис. 6. Схема процесса получения отливок

Шаблоны — это профилированные доски, с помощью которых получают необходимую полость формы (см. рис. 7, а).

Изготовление литейной формы в земляном полу литейного цеха называют формовкой в почве. Для формовки в почве приготовляют основание — постель, которая должна иметь горизонтальную поверхность, хорошо отводит газы при заливке. Формовка в почве допустима для простых неответственных отливок, а в основном этим способом получают тяжелые (свыше 5000 кг) корпусные отливки (станины станков и т. д.). Очень крупные отливки формуют в кессонах (яма в формовочном плацу цеха со стенками и дном из железобетона и реже из кирпича). Когда нужно быстро отлить одну или несколько отливок больших размеров и сократить время и средства на изготовление моделей, формовку в почве производят по шаблонам (рис. 7, а).

Рис. 7. Способы формовки: по шаблону (а), в съемных опоках (в) и стопочная заливка в опоках (б)

Наиболее распространенным способом изготовления форм является формовка в опоках. В зависимости от конфигурации, сложности и размеров отливки существует несколько способов формовки в опоках: формовка в двух (см. рис. 4) и более опоках; по целой или разъемной модели, по модели с отъемными частями.

В современных литейных цехах ручная формовка полностью заменена машинной формовкой, производимой в опоках по модельному комплекту, который устанавливают на столах формовочных машин. На формовочных машинах механизировано уплотнение смеси в опоке и извлечение модели из формы.

По способу уплотнения смеси формовочные машины делят на прессовые — с верхним прессованием (рис. 8, а), с нижним прессованием (рис. 8, б) и встряхивающие, пескометы (рис. 8, в). При изготовлении форм применяют также машины с комбинированными методами уплотнения (прессование под высоким давлением в сочетании с пескодувным или встряхивающим с амортизацией удара, вибропрессование) и автоматические формовочные линии.

Рис. 8. Схема уплотнения формовочной смеси при верхнем (а), нижнем (б) прессовании и пескометом (в): / — прессующий пуансон, 2 — опока, 3 — головка пескомета

Стержни, представляющие собой отдельно изготовленную часть литейной формы, предназначены для образования внутренних полостей. Во время заливки металла они находятся в более тяжелых условиях, чем литейная форма, так как в большинстве случаев почти вся их поверхность’ омывается расплавленным металлом. Стержни должны обладать высокой прочностью, газопроницаемостью, податливостью, а также противопригарной стойкостью. Эти свойства обеспечиваются правильной сушкой стержней, их армированием, устройством каналов для вентиляции, окраской.

Способ изготовления стержней зависит от типа производства. В мелкосерийном и единичном производстве сложные и большие стержни изготовляют вручную в деревянных стержневых ящиках, а в серийном и массовом производстве — на специальных машинах в металлических стержневых ящиках.

Стержневой ящик (рис. 9) представляет собой коробку 2, открытую с одной стороны. Внутренние поверхности боковых стенок ящика имеют уклон. К ним прилегают вставки 3, образующие поднутрения на боковой поверхности стержня 1. После набивки ящика стержневой смесью на него устанавливают сушильную плиту 4, затем ее вместе с ящиком поворачивают на 180°, ящик снимают, оставляя на плите стержень со вставками, а вставки отводят от стержня в стороны и вновь закладывают их в ящик.

Рис. 9. Стержневой ящик

Стержни формуют на пескодувных и пескострельных машинах. Наряду с пескодувными и пескострельными машинами используют пескометы и встряхивающие машины, а также машины для изготовления стержней, твердеющих в холодной и горячей оснастке.

Технологический процесс изготовления стержней в горячей оснастке позволяет резко поднять производительность труда, полностью заменить формовку стержней с печной сушкой, отказаться от драйеров (сушильных плит) и каркасов.

Стержни в основном изготавливают пустотелыми с толщиной стенки 8-10 мм. Они легки, обладают высокой податливостью, что уменьшает образование горячих трещин в отливках.

Размерная точность стержней порядка 5-го, 7-го классов (ОСТ 1010 и ОСТ 1015).

Изготовление стержней по горячей оснастке производится на машинах с вертикальным или горизонтальным разъемами автоматически. Формовочным материалом служит песчано-смоляная смесь на основе карбамидно-фурановой смолы марки К.Ф-90 и КФ-40 в комплекте с катализатором ЛЕФ-А и ЛЕФ-Б. Время отвердевания стержней в нагреваемой оснастке 15-45 с при температуре 220-300° С.

Читать еще: Технология литья пластмасс

Обогрев стержневой оснастки производят газовыми горелками, а в случае применения в оснастке больших деталей (болванок), оформляющих внутреннюю полость, используют комбинированный нагрев — газовый и электрический.

Сборка, заливка форм и выбивка отливок. С б о р к а форм — одна из ответственных завершающих операций, особенно при изготовлении сложный и крупных отливок. Она состоит из установки и крепления стержней; проверки точности установки стержней; проверки размеров полостей формы, определяющих толщину стенок отливки; удаления из формы сора, пыли; наложения верхней полуформы на нижнюю и скрепления их между собой; установки литниковых и выпорных чаш.

В зависимости от типа производства, размеров отливки, сборку форм осуществляют на конвейерах, сборочных стендах или плацу (специально отведенная площадка в литейном цехе). Перемещение и установка тяжелых стержней и наложение тяжелых полуформ механизированы.

Заливка форм (см. рис. 7, б) производится различными ручными (рис. 10, а) и крановыми ковшами (рис. 10, б, в, г). Залитые литейные формы определенное время выдерживаются для затвердевания расплава и охлаждения отливки.

Продолжительность охлаждения отливок устанавливается техническими условиями и зависит от массы, толщины стенок, конфигурации отливок, свойства металлов и других факторов.

Выбивка отливок — это извлечение готовых отливок, сопровождающееся разрушением форм на специальном оборудовании; мелкие и средние отливки извлекают на выбивных решетках, крупные отливки на инерционно-ударных решетках. После выбивки пустые опоки поступают обратно в формовочное отделение. Выбитая из форм горелая формовочная смесь охлаждается, просеивается и идет на приготовление формовочных смесей, а отливки транспортируются к месту обрубки и очистки.

Рис. 10. Разливочные ковши: а -ручной: 1 — рукоятка, 2 — ковш; б — чайниковый: 1 — штурвал для перемещения ковша, 2 — рама, 3- рукоятка для поворота ковша, 4 — ковш; в — барабанный: / — штурвал для поворота ковша, 2 — рама, 3 — ковш, 4 -футеровка; г -стопорный

Очистку мелких отливок производят в галтовочных и дробеметных барабанах, очистку крупных отливок — в гидравлических и дробементных камерах. После очистки отливок от пригоревшей и приставшей смеси обрубают остатки литниковых систем, заливы металла, заусенцы. Для этого применяют пневматические инструменты, молотки, кувалды. Окончательную зачистку поверхностей отливок осуществляют шлифовальными кругами. После очистки, обрубки и зачистки отливки подвергаются термообработке, грунтовке и окраске. Готовые отливки контролируют и затем сдают на склад готовой продукции.

форсунок в ультразвуковых ваннах и на стендах

Литейная форма в сборе

1- Штырь ; 2,13 – опоки ; 3- литниковая чаша 3 полуформы;4 –полость отливки ; 5- вентиляционные каналы;6,12 — стержневые знаки;

7-стержень ;8,11- верхняя и нижняя полуформы ; выступы (знаки ) модели ;

Литейная форма чаще всего состоит из двух полуформ: верхней 8 и нижней 11, изготовленных из песчано-глинистой смеси (в металлических рамках 2 и 13 (опоках). В нижней полуформе с помощью модели 10 образована полость 4, предназначенная для получения отливки цилиндра. Внутреннее отверстие в отливке образует песчаный стержень 7, который прочно закреплен с помощью стержневых знаков 6 и 12. Выступы 9 на модели служат для получения отпечатков стержневых знаков в форме.

Совокупность каналов, предназначенных для подвода расплава в полость формы и питания отливки при затвердевании, а также для улавливания шлаков и загрязнений, получающихся вследствие размыва расплавом поверхности формы, называют литниковой системой. Она состоит из литниковой чаши, или воронки 3, стояка 4, подводящего расплав к шлакоуловителям 1, питателей 6, соединяющих полость формы с чашей и стояком, и прибыли 2, служащей для питания массивных частей отливки при ее охлаждении.

1- Шлакоуловители ; 2- прибыль ; 3 — литниковая чаша, или воронка;

4- Стояк ; 5- выпор.

Читать еще: Песчаные литейные формы

Для изготовления литейных с помощью моделей в формовочном материале образуют полости . Полости по очертаниям и размерам соответствуют изготавливаемой отливке .
Ручная формовка применяется только в единичном производстве , т.к. она трудоемка и малопроизводительна .

Машинная формовка включает две операции :

1) уплотнение смеси в опоке ;

2) извлечение модели из формы .

Применяются следующие формовочные машины :

Для изготовления стержней применяют пескодувные и пескоструйные машины .

Сушка форм и стержней производят в сушилах .

Плавку серого чугуна осуществляют в вагранках . Топливом для плавки служит кокс . Плавка производится в мартеновских или электродуговых печах .Плавка цветных металлов осуществляется в электропечах сопротивления , а также тигельных печах . Плавку титановых сплавов и их заливку производят в защитной среде аргона .

Заливка металла в формы производится с использованием литейных ковшей .

В зависимости от вида сплава и характера отливок температура заливаемого металла должна быть на 50…200 град. С выше температуры перехода сплава в жидкое состояние .

Залитые отливки некоторое время охлаждают в форме , затвердевая и остывая до определенной температуры .

После охлаждения отливки извлекают из формы выбивкой .

Извлеченные из формы отливки подлежат обрубке и очистке . Обрубка состоит в отделении от отливок литниковой системы , прибылей , выпоров , заусенцев .

Очистка поковок – операция удаления стержней , каркасов из внутренних полостей , а также удаление пригара с поверхности отливок и уменьшение шероховатости .

Операцию обрубки осуществляют вручную с помощью пневмозубил , электрогазовой и плазменной резки , на специальных прессах и ленточными пилами .

Очистка производится на выбивных решетках , гидрокамерах , галтовочных барабанах , дробеструйных камерах .

Расчет элементов литниковой системы и выбор места ее подвода

Литниковую систему размещают в литейной форме по ее разъему. Она служит для подвода жидкого металла в рабочую полость литейной формы.

Рис. 2.5. Схема литниковой системы и сборочные зазоры

Основные элементы литниковой системы показаны на рис. 2.5. Здесь 1 — воронка или чаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель; 4 — питатели. Литниковую систему рассчитаем по площади минимального сечения, которым в нашем случае является сечение питателей. Площадь поперечного сечения питателей определяется по формуле:

где G — черновая масса отливки в кг, вычисляемая по формуле G=P(a+b), где P — чистовая масса детали в кг; a — коэффициент, учитывающий массу металла припусков на механическую обработку. В зависимости от величины припусков на обработку детали принимают а=1,05…1,50; b — коэффициент, учитывающий массу металла на литниковую систему, выпоры или прибыли (для стали b=0,4…0,3); µ- коэффициент расхода в литниковой системе, определяемый по таблицам (в нашем случае выберем µ = 0,32); — оптимальная продолжительность заливки в секундах, определяемая по формуле

где — средняя толщина стенок отливки, G — черновая масса отливки, литников, кг, S — коэффициент, учитывающий жидкотекучесть сплава и тип литниковой системы (для стальных отливок этот коэффициент выбираем из таблицы — S = 1,5); Hcp — средний металлостатический напор в см, определяемый по эмпирической формуле:

где Hcm — высота стояка в см, считая от уровня заливочной чаши до плоскости разъема литейной формы.

Если неизвестна высота верхней опоки, то приближенно Hcm можно вычислить по формуле:

где Hв — высота части отливки от разъема до наивысшей точки в верхней опоке, см; H0 — общая высота в опоке.

Площадь поперечного сечения шлакоуловителя Fшл и сечение стояка Fcm определяют из соотношения (для мелких стальных отливок):

Fпит : Fшл : Fcm = 1 : 1,2 : 1,4

Место подвода металла в полость литейной формы выбирается в зависимости от следующих условий:

— обеспечить наиболее короткий путь течения жидкого металла в литейной форме к полости отливки

— обеспечить спокойное заполнение литейной формы

— предупредить местные разрушения формы

сталь ковка отливка эскиз

Разработка чертежа литейной формы в сборе

По конфигурации моделей и отливки вычерчивается литейная форма в сборе (вертикальный разрез), состоящая из верхней и нижней полуформ с уплотненной формовочной смесью. На этом чертеже показывается стержень (заштриховать в квадрат), элементы литниковой системы, выпоры (прибыли), вентиляционные наколы. Обозначаются все элементы литейной формы и специфицируются соответствующим элементу названием. Чертеж литейной формы приведен на рис. 2.6.