Milling-master.ru

В помощь хозяину
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Песчаные литейные формы

Литье в песчаные формы

Литье в песок (литье в песчано-глинистые формы) — один из самых распространенных методов получения литых заготовок во многих отраслях промышленности – станкостроение, автомобильная отрасль и многое другое. Этот способ широко применяют при единичном, серийном и массовом производстве.

Технология литья в песчаные формы

Технология литья в формы из песка не отличается сложностью. Такой метод литья применяют для изготовления отливок и деталей из серого чугуна, низкоуглеродистые стальные сплавы. Иногда, литье в песчаные формы используют для обработки цветных металлов – алюминия, меди и пр.

Выбирая такое литье в песок технолог, должен понимать, что качество готовых деталей будет довольно низким. Это связано в первую очередь с тем, использование такой технологии не может гарантировать того, что в жидкий сплав не попадут посторонние включения. При литье в песчаные формы весьма бурно происходить газообразование, особенно этот процесс, проявляет себя при литье во влажные формы. Допустимо использовать такую форму литья для получения деталей со сложной геометрией. Но ряд ограничений на получение таких заготовок накладывает то, что изъятие готовой отливки сопряжено с определенными сложностями.

Литье в песок позволяет получать заготовки до сотен тонн весом. Таким образом, производят станины для металлорежущего оборудования, корпусные детали и пр.
Между тем точность получаемых заготовок ниже 14 квалитета, кроме того, на поверхности отлитых деталей можно встретить раковины, посторонние включения. Именно поэтому те поверхности, которые будут контактировать с другими деталями, всегда подвергают механической обработке.

Литейная продукция

Литье в песок или землю применяют для производства множества деталей. Для удобства потребителей их можно систематизировать в несколько групп.
Группа А – к этой группе относят отливки простой формы – кольца, колеса, маховики и пр.
Группа Б – к этой группе относят элементы арматуры, подшипниковые корпуса, сложные поверхности с тупым или острым углом.
Группа В – она включает в себя заготовки для зубчатых колес, станины, кожуха и пр.
Группа Г – это отливки для производства станочных станин, сложные корпусные детали.
Группа Д – это отливки, которые получают методом формования по модели.

Таким образом, можно сделать вывод, что в формы из песка можно выполнять отливку и канализационных люков, и детали со сложной геометрической формы, например, кожуха ступеней компрессоров и пр.
При проектировании формы из песка, конструктор должен учитывать то, что в том направлении куда будет извлекаться готовая отливка не должна иметь никаких препятствий в виде выступающих стержней и пр.

Литейные модели

Модели для такой формы литья в песок должны выдерживать довольно большое давление, которое возникает при набивке опоки литейной землей. Именно поэтому для изготовления литьевых форм применяют металл, твердую древесину. Все материалы, которые допустимо использовать для изготовления литьевых форм допускается комбинировать. То есть их можно собирать на резьбовых соединениях, склеивать и пр. Для устранения пор на деревянных частях моделей из тщательно обрабатывают абразивной шкуркой. Затем, ее покрывают лаком. При изготовлении литейных форм необходимо учитывать то, что необходимо выдерживать углы наклона вертикальных плоскостей. Наличие этих углов впоследствии облегчит изъятие готовой отливки из формы.

Основные элементы литья в песчано-глиняные формы

Одним из ключевых факторов, определяющих качество выполнения литья – это свойства песка (земли), применяемого для получения литьевой оснастки. Практика показывает то, что чем мельче и чище песок, тем качество получаемой отливки будет выше.
Нельзя забывать и о стержнях, которые могут быть много- или одноразовые.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

В зависимости от применения смеси можно разделить на следующие подвиды:

  • облицовочные их применяют при создании рабочей поверхности формы;
  • диные (наполнительные), их применяют непосредственно для создания формы.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

Облицовочные материалы обладают толщиной, которая определяется толщиной будущей отливки, она может составлять 20 – 100 мм. Сверху смеси, применяемой для облицовки, может быть засыпана наполнительная смесь.
Наполнительную или единую смесь применяют для набивки всей формы и применяют для производства оснастки при всех видах производства, начиная от единичных изделий и заканчивая массовым.

Изготовление литейной песчаной формы

Литье в песчаные формы начинается с ее создания. Отличительной чертой песчаной оснастки является то, что их можно использовать только один раз и для получения новой детали необходимо изготавливать новую.

Оснастку производят, имея на руках модель будущей детали. Ее устанавливают в опоку (деревянная или металлическая коробка для формовочной смеси), засыпают землю. Затем необходимо уплотнить засыпанную песчаную смесь. Для этого используют ручной или механизированный инструмент ударного действия и приспособления. По достижении смесью необходимой кондиции, то есть необходимой плотности, модель извлекают и в распоряжении литейщиков останется готовая технологическая оснастка.

Для получения полостей расположенных внутри будущей отливки применяют стержни. Их как правило, изготавливают из того же материала, что и саму оснастку.
В процесс производства литейной формы из песка входят следующие основные этапы.

  • установка модели в опоку;
  • уплотнение песчаной смеси;
  • изъятие модели из опоки.

Трудоемкость и технология производства литейной оснастки во многом зависит от следующих параметров:

  • размера будущей отливки;
  • количества полостей;
  • типа оснастки.

Если изготавливаемая форма требует дополнительного нагрева или запекания, то затраты времени на ее производство резко вырастут. Для облегчения изъятия готовой отливки на рабочие поверхности наносят различные смазки, например, солидол.

Сборка песчаной литейной формы

После того как оснастка для литья произведена, ее готовят для заливания расплава. Рабочие поверхности необходимо смазать специальным составом, который способствует свободному извлечению готовой отливки. После подготовки рабочих поверхностей выполняют установку литьевых стержней.

Процесс изготовления формы

На завершающем этапе, полуформы соединяют между собой и надежно скрепляют. Надежность сборки не позволит расплаву вытечь за пределы формы.

Типы песчаных форм

Многообразие песчаных форм для литья позволило их разделить на несколько групп, предназначенных для получения отливок с разными характеристиками.

Песчаные литейные формы

Всего можно назвать 7 групп литейной технологической оснастки или модельных комплектов.

  1. Модельный набор, произведенный из металла, в состав, которого входят дополнительные приспособления для выполнения машинной формовки.
  2. Набор, выполненный из металла, в его состав включены дополнительные приспособления, которые предназначены для выполнения машинной и ручной формовки.
  3. Модельный набор, используемый для выполнения машинной и ручной формовки. Сами модели произведены из металла, а некоторые части, например, стержни для формирования полостей выполнены их древесины разных пород.
  4. Набор для производства ручной и машинной формовки. Модели и стержни, подвергаемые сильному износу, выполняют из металла.
  5. Набор для формовки отливок из твердых пород древесины.
  6. Набор для формирования отливок, выполненный из мягких пород древесины.
  7. Наборы для выполнения ручной формовки отливок.

Сырая песчаная форма

Для производства литьевой оснастки используют смеси, состоящие из песка, воды, глины и какого-либо связующего материала. Типовой рецепт выглядит примерно так:

Сырая песчаная форма

Оснастку такого типа относят к весьма экономичным и широко используемым.

Подсушенная песчаная форма

Производство такой оснастки похоже на производство сырой формы, но в рецептуру вводят дополнительные материалы, предназначенные для связывания компонентов смеси.

Подсушенная песчаная форма

Рабочие поверхности оснастки просушивают прогреванием. Такой подход к изготовлению форм приводит к росту точности размеров заготовок и их качества. Производство таких форм требует больших затрат времени и в результате их стоимость растет, а выпуск деталей нижается.

Сухая песчаная форма

В оснастке такого типа используют добавки органического типа. Их задача связывание компонентов смеси в единое целое. Окончательную обработку производят в печи. К явным достоинствам этих изделий можно отнести точность выполненной отливки. Но надо понимать, что эти формы обладают высокой стоимостью изготовления и низкой производительностью выполнения отливок.

Химически твердеющая песчаная форма

В формовочный состав химически твердеющей оснастки вводят смолы. Они обеспечивают формирование модели на открытом воздухе без использования термической обработки.

Химически твердеющая песчаная форма

В основе смеси лежит кварцевый песок. Кроме, песка в состав смеси входит жидкое стекло и едкий натр. Добавление этого химиката оказывает влияние на технологические свойства литейной формы. В частности, будет продлен срок ее эксплуатации. После затвердевания, ее прочность будет выше, чем у смесей другого типа.

Читать еще:  Литьевой мрамор технология изготовления

Характеристики литейного песка

Выполняя литье в песчаную оснастку надо понимать, что качество отливки напрямую зависит от состава и свойств литейного песка. Практикой литейного дела определены пять ключевых параметров, которые определяют качество литейного песка.

Физические характеристики песка

  • прочность;
  • газопроницаемость;
  • стабильность при воздействии температуры;
  • способность к просадке;
  • возможность многократного использования.

Прочность

Прочностью называют способность смеси сохранять заданные параметры во время выполнения литейной операции и транспортировки опоки внутри производственного помещения.

Газопроницаемость

Газопроницаемость – это способность песка пропускать через себя газы, образовывающиеся при затвердевании расплава. Если смесь обладает высокой проницаемостью, будет снижена пористость отливки. Если проницаемость низкая, то качество поверхности будет значительно лучше. Газопроницаемость напрямую зависит состава и фракции песчаной смеси.

Термическая стабильность

Возможность оснастки при воздействии температуры сохранять заданную форму, оказывать сопротивление растрескиванию и появлению иных дефектов, проявляющихся при действии большой температуры расплавленного металла, называют термической стабильностью.

Способность к просадке

Способность формовочной смеси плотно сжиматься в процессе затвердевания отлитой детали. Если бы песок не обладал таким свойством, то отлитая заготовка не имела бы возможности изменять размеры внутри формы. А это в результате привело бы к растрескиванию заготовки и проявлению других дефектов, возникающих при разливе расплавленного металла.

Повторное применение

Это обозначает возможность использования формовочной смеси для производства оснастки, предназначенных для формирований новой партии отливок.

Песчаные литейные формы

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.

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.

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): / — 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.

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.

Читать еще:  Литейное производство что это такое

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

Литьё в песчаные формы;

Литьё в песчаные формы в настоящее время является универсальным и самым распространённым способом изготовления отливок. Этим способом изготовляют из всех видов литейных материалов разнообразные по сложности отливки любых размеров и массы. Отличительными особенностями этого вида литья являются малые теплопроводность и теплоёмкость песчаной формы, что позволяет получать отливки с малой толщиной стенки (2,5…5 мм).

Сущность литья в песчаные формы заключается в изготовлении отливок обычной заливкой расплавленного металла в разовую разъёмную и толстостенную форму, изготовленную из формовочной смеси на основе песка с помощью многократно используемых модельных комплектов, с последующими затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки в форме, извлечением её из формы и очисткой. Технологический процесс изготовления отливок состоит из ряда основных и вспомогательных операций, выполняемых в определённой последовательности (рис. 3.1). Из этих операций наиболее ответственными и трудоёмкими (60–75% общей трудоёмкости) являются операции изготовления литейной формы и её сборки. Процесс изготовления разовой литейной формы называется формовкой, которая может быть ручной, машинной и автоматической.

Рассмотрим элементы, необходимые для изготовления песчаной формы.

Формовочная смесь – это многокомпонентная смесь природных, а иногда и с добавкой искусственных, материалов, необходимая для непосредственного образования литейной формы. В рассматриваемом виде литья основой формовочной смеси являются кварцевый песок и глина или различные смолы, обладающие связующей способностью и термической стойкостью. В процессе изготовления литейной формы увлажнённую формовочную смесь для сохранения ею требуемой конфигурации уплотняют различными способами, например, сжатием (прессованием) или встряхиванием.

Литейная опока – это приспособление в виде жёсткой рамы (открытого ящика), служащее для удержания формовочной смеси в процессе изготовления литейной формы и её последующей транспортировки и заливки металлом (рис. 3.2). Для удержания формовочной смеси при подъёмах и переворотах опока имеет внутренние выступы 1, 5. Для облегчения просушки формы, а также выпуска газов в процессе заливки формы расплавленным металлом в стенках опоки сделаны отверстия 2. Форма изготовляется в таком числе опок, которое необходимо для беспрепятственного извлечения модели.

Песчаная форма обычно состоит из верхней и нижней полуформ, которые изготовляют по литейным моделям в опоках (рис. 3.1) и взаимно ориентируют с помощью центрирующих металлических штырей 4, вставляемых в сопряжённые отверстия приливов 3 у опок (рис. 3.2).

Литейная модель – это приспособление, с помощью которого в литейной форме получают полость с формой и размерами, соответствующими конфигурации получаемой отливки. Модели бывают неразъёмные, разъёмные, а также с отъёмными частями. Модели для единичного и серийного производства изготавливаются деревянными, а для крупносерийного и массового производства – металлическими или пластмассовыми. Изготовление литейных форм с применением металлических приспособлений вместо деревянных обеспечивает бόльшую точность и более высокое качество поверхности отливок.

Поверхности разъёма как модели, так и формы должны обеспечивать свободное извлечение модели после формовки. Кроме того, для предотвращения разрушения формы при извлечении из неё модели в направлении извлечения выполняют формовочные уклоны 7, а в местах сопряжения различных поверхностей – скругления 6 (рис. 3.3). Понятно, что формовочные уклоны и скругления, первоначально выполненные на модели, переходят затем в форму литейной полости, полученной с помощью данной модели, а после – и в геометрию полученной в данной полости отливки. Поэтому скругления также нужны для более равномерного охлаждения отливки и предотвращения возникновения трещин и усадочных раковин в местах сопряжений различных поверхностей.

Литейные стержни – это устанавливаемые в формы отъёмные формообразующие элементы, необходимые для образования полостей или отверстий требуемой конфигурации, а также иных сложных контуров, в том числе и участков наружных поверхностей (рис. 3.3). Литейные стержни фиксируют с помощью выступов, входящих в соответствующие впадины в форме и называемых стержневыми знаками. Конфигурация и размеры стержневых знаков должны обеспечивать удобство установки и устойчивое крепление стержней в форме.

Рис. 3.4.Составной литейный стержень, образующий в отливке полость

1 – верхний стержень; 2 – нижний стержень

б)

Вид А (вариант)

в)

Рис. 3.5.Литниковая система на фронтальном виде а и виде сверху б, в:

1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатель; 5 – выпор; 6 – прибыль; 7 – коллектор

Литейные стержни изготавливают с помощью стержневых ящиков (рис. 3.1-в), в которых производят формовку специальной стержневой смеси, основой которой является кварцевый песок с различным связующим (например, синтетической смолой или жидким стеклом). В процессе изготовления стержня внутри него металлической иглой обычно делают вентиляционный канал 5 (рис. 3.3), служащий для лучшего удаления газов, образующихся при контакте с расплавленным металлом в процессе литья. Стержни сложной формы могут состоять из двух и более частей (рис. 3.4), которые могут как предварительно склеиваться друг с другом, так и вставляться одна в другую в процессе сборки литейной формы.

Литниковая система – это система каналов и резервуаров для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, её заполнения и питания отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержку шлака и других неметаллических включений, выход паров и газов из полости формы, непрерывную подачу металла к твердеющей отливке. После окончания литья избыточный металл, заполняющий литниковую систему, застывает, сохраняя форму её каналов (рис. 3.1-о) и образуя отход, подлежащий отделению от самой отливки.

Основными элементами литниковой системы (рис. 3.5) являются: 1литниковая чаша (воронка), которая предназначена для приёма струи расплава, вытекающей из разливочного ковша, и частичного задержания попадающего вместе с расплавом шлака; 2стояк – вертикальный или наклонный канал, передающий расплав из литниковой чаши внутрь литниковой системы; 3шлакоуловитель – горизонтальный канал, расположенный, как правило, в верхней полуформе и служащий для задержания шлака и передачи расплава из стояка к питателям; 4питатель – канал, подающий расплав непосредственно в полость литейной формы (питатель может быть как один, так и несколько, и они обычно располагаются в нижней полуформе); 5выпор – вертикальный канал для вывода газов из полости формы, сигнализации об окончании заливки, питания отливки расплавом при затвердевании; 6прибыль – резервуар с расплавленным металлом, обеспечивающий его непрерывный подвод к массивной части отливки, застывающей последней (при наличии нескольких массивных частей прибылей также может быть несколько); 7коллектор – распределительный горизонтальный канал, иногда выполняемый между шлакоуловителем и питателями для одновременного направления расплава к различным частям полости литейной формы.

Читать еще:  Виды литейных форм

Принцип работы шлакоуловителя (рис. 3.6) основан на том, что шлак имеет значительно меньшую плотность, чем расплавленный металл, в связи с чем, попав из стояка 1 в шлакоуловитель 2, он всплывает наверх и остаётся в верхней части шлакоуловителя, не имеющего соединения с полостью литейной формы, а в расположенные ниже питатели 3, выходящие непосредственно в полость формы, поступает лишь более тяжёлый расплавленный металл.

Материаловед

3.1. Изготовление отливок в песчаных формах

Для изготовления отливок служит литейная форма, которая представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка.

Литейные формы изготавливают как из неметаллических материалов (песчаные формы, формы, изготовляемые по выплавляемым моделям, оболочковые формы) для одноразового использования, так и из металлов (кокили, изложницы для центробежного литья, пресс-формы для литья под давлением) для многократного использования.

Литье в песчаные формы является самым распространенным способом изготовления отливок. Изготавливают отливки из чугуна, стали, цветных металлов от нескольких грамм до сотен тонн, с толщиной стенки от 3…5 до 1000 мм и длиной до 10000 мм.

Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.

Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах представлена на рис. 1.

Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах

Рис. 1. Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах

Литейная форма для получения отливок в песчаных формах представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема литейной формы

Литейная форма состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ, которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для удержания формовочной смеси.

Опоки могут быть цельнолитыми и сварными. По конфигурации они бывают прямоугольными, круглыми и реже – фигурными. Для облегчения выхода газов и паров воды в стенках опоки выполняют специальные вентиляционные отверстия. Для удержания уплотненной смеси в опоке и увеличения жесткости конструкции средние и крупные опоки снабжают внутренними ребрами. Для упрощения обработки опок верхний уровень ребер жесткости часто выполняется ниже бортиков опок. Для изготовления опок используют чугун, сталь, алюминиевые и магниевые сплавы.

Полуформы ориентируют с помощью штырей 10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11.

Для образования полостей отверстий или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы (знаки).

Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему.

Литниковая система совокупность каналов и элементов литейной формы, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы и заполняет ее и с помощью которых обеспечивается питание отливки при затвердевании.

Основными элементами являются: литниковая чаша 5, которая служит для приема расплавленного металла и подачи его в форму; стояк 6 вертикальный или наклонный канал для подачи металла из литниковой чаши в рабочую полость или к другим элементам; шлакоуловитель 12, с помощью которого удерживается шлак и другие неметаллические примеси; питатель 13 один или несколько, через которые расплавленный металл подводится в полость литейной формы.

Для вывода газов, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при ее затвердевании служит выпор 4. Для вывода газов предназначены и вентиляционные каналы 9. К литниковой системе относят прибыли, компенсирующие усадку отливки, поэтому их располагают над массивными частями отливки. Конфигурацию и размеры прибылей подбирают таким образом, чтобы процесс кристаллизации отливки завершался именно в них.Например, толщина прибыли всегда больше толщины отливки в том месте, над которым ставят прибыль. Различают: открытые (прямого питания), закрытые (шаровой и конической формы), работающие под газовым давлением (заряд газотворного вещества размещен в полости прибыли), а также легко отделяемые прибыли. Простота отделения прибыли обеспечивается применением диафрагм (разделительных пластин), выполненных из шамотно-глинистых смесей.

Различают литниковые системы с питателями, расположенными в горизонтальной или вертикальной плоскостях.

По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые системы делят на нижнюю (сифонную), верхнюю, боковую (по разъему), дождевую, ярусную.

По гидродинамическому признаку литниковые системы подразделяются на сужающиеся и расширяющиеся. Для сужающихся литниковых систем характерно последовательное уменьшение площадей поперечных сечений стояка, шлакоуловителя и питателей.

При наличии самого узкого места в питателях обеспечивается быстрое заполнение металлом всей системы и шлакоуловителя в целях лучшего улавливания шлака. Истечение металла в полость формы происходит с большой скоростью, что может привести к разбрызгиванию и окислению расплава, захвату воздуха и размыву формы. Такую систему применяют в производстве чугунных отливок.

В расширяющихся системах узкое место находится в нижнем сечении стояка. Скорость потока от стояка к питателям снижается, металл поступает в полость спокойно, с меньшим разбрызгиванием, меньше окисляясь и разрушая стенки формы. Расширяющиеся системы применяют при изготовлении отливок из стали, алюминиевых, магниевых и других легкоокисляющихся сплавов.

Некоторые разновидности литниковых систем представлены на рис. 3.

Разновидности литниковых систем

Рис. 3. Разновидности литниковых систем: а – боковая; б – нижняя (сифонная); в – верхняя; 1 – питатели; 2 – шлакоуловитель; 3 – стояк; 4 – литниковая чаша; 5 – отливка; 6 – выпор; 7 — коллектор

Нижняя лиитниковая система (рис.3, б) широко используется для литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами (алюминий), обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и постепенное заполнение ее поступающим снизу без открытой струи металлом. При этом усложняется конструкция литниковой системы, увеличивается расход металла на нее, создается неблагоприятное распределение температур в залитой форме ввиду сильного разогрева ее нижней части.

Возможно образование усадочных дефектов и внутренних напряжений. При такой системе ограничена возможность получения высоких тонкостенных отливок (при литье алюминиевых сплавов форма не заполняется металлом, если отношение высоты отливки к толщине ее стенки превышает 60, H/δ≥60).

Нижний подвод через большое количество питателей часто используется при изготовлении сложных по форме, крупных отливок из чугуна.

Верхняя литниковая система (рис.3. в).

Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в залитой форме (температура увеличивается от нижней части к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питания отливки.

Недостатки: падающая сверху струя может размыть песчаную форму, вызывая засоры; при разбрызгивании расплава возникает опасность его окисления и замешивания воздуха в поток с образованием оксидных включений; затрудняется улавливание шлака.

Верхнюю литниковую систему применяют для невысоких (в положении заливки) отливок, небольшой массы и несложной формы, изготовленных из сплавов, не склонных к сильному окислению в расплавленном состоянии (чугуны, углеродистые конструкционные стали, латуни).

Боковая литниковая система (рис.3, а).

Подвод металла осуществляется в среднюю часть отливки (по разъему формы).

Такую систему применяют при получении отливок из различных сплавов, малых и средних по массе деталей, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью разъема формы. Является промежуточной между верхней и нижней и, следовательно, сочетает в себе некоторые их достоинства и недостатки.

Иногда при подводе металла снизу и сверху используют массивные коллекторы 7.

При дождевой литниковой системе расплав подводится сверху через несколько питателей (отверстий малого диаметра).

При ярусной литниковой системе подача расплава осуществляется на нескольких уровнях. Питатели действуют последовательно, начиная с нижних, по мере подъема уровня металла в полости формы. Эти системы, обеспечивающие спокойное заполнение и горячий металл в головной части потока, широко применяют при изготовлении крупных и тонкостенных отливок из черных и цветных сплавов.

Вертикально-щелевая (этажная) система является разновидностью ярусной и применяется, например, при стопочной формовке мелких отливок. Для отделения крупных шлаковых включений в литниковую чашу иногда устанавливают фильтры (керамические сетки).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector