Сборка литейных форм

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.

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.

Сборка литейных форм. Порядок и контроль сборки и установки стержней. Брак отливок из-за несоответствия по геометрии, причины и меры предупреждения данного брака

Сборка форм — ответственный процесс, требующий вни­мания и аккуратности. Сборка включает операции: подготовки полу­форм и стержней к сборке, установки стержней (обычно в нижнюю полуформу), контроль положения стержней, накрытия нижней полу­формы верхней, установки выпорных и литниковых чаш, скрепления полуформ или их нагружения.

Полуформы и стержни, поступившие на сборку, тщательно осма­тривают; к сборке не допускаются стержни и полуформы, имеющие повреждения или дефекты. Перед сборкой полость формы проду­вают сжатым воздухом, чтобы удалить из нее частицы смеси и ино­родные тела.

Стержни устанавливают в форму в последовательности, указанной на сборочном чертеже или в технологической карте. При этом необ­ходимо следить за тем, чтобы знаки стержней точно становились в отпечатки знаков модели. Если знак стержня почему-либо не под­ходит к своему гнезду в форме, то подгонка его опиливанием не до­пускается. Только в исключительных случаях, в условиях единич­ного или мелкосерийного производства, допускается подгонка зна­ков стержня по контрольным шаблонам. Положение каждого стержня относительно формы и других стержней проверяют контрольными шаблонами.

Размеры тела отливки, образованные стержнями и формой или только стержнями, проверяют толщиномерами. В условиях единич­ного производства при сборке сложных форм используют контроль­ное перекрытие формы, если толщину тела отливки, образуемую формой и стержнями, нельзя проверить контрольным или измери­тельным инструментом. Перед контрольным перекрытием на поверх­ность формы и стержней в необходимых местах укладываются ку­сочки глины — «мушки» — высотой, большей толщины стенки от­ливки. Затем делают контрольное перекрытие формы, в процессе которого кусочки глины сжимаются до толщины просвета между формой и стержнем. После раскрытия формы «мушки» вынимают, измеряют их толщину и таким образом определяют возможную тол­щину стенки отливки.

Обычно стержни устанавливают в нижнюю полуформу на зна­ках, однако иногда стержень крепят к верхней полуформе. Эта операция должна быть выполнена особенно тщательно, так как недостаточно надежное крепление стержня может привести к отрыву его от формы при сборке, поломке формы и стержня и даже к не­счастным случаям.

В отдельных случаях для большей устойчивости стержня в форме при ее заливке металлом стержень устанавливают на жеребейки— жесткие металлические опоры. Высота жеребейки соот­ветствует толщине тела отливки. Сплав для изготовления жеребеек выбирают в соответствии с заливаемым в форму сплавом. При литье чугуна или стали жеребейки изготовляют из жести, низкоуглероди­стой стали.

Поверхность жеребеек должна быть чистой, без следов ржавчины, влаги и масла. При подготовке жеребейки подвергают дробеструйной обработке и иногда лудят. Чистые жеребейки хорошо свариваются с металлом отливки и не вызывают образования раковин или несплошностей в отливке. Однако для отливок, работающих под давлением жидкости или газа, применять жеребейки нежелательно, а иногда недопустимо.

На автоматических линиях сборка форм производится механиз­мами линии: 1) стержнеукладчикам и (манипуляторами), устанавливающими отдельные стержни или блок стержней в форму; 2) сборщиками — устройствами для установки верхней полуформы на нижнюю

Для установки стержней в форму при сборке все большее применение находят роботы, позволяющие автоматизировать эту сложную операцию и освободить человека от монотонного и напряженного труда.

Недолив— дефект в виде неполного образования отливки вследствии частичного незаполнения полости литейной формы металлом при заливке.

Основными причинами возникновения данного дефекта мо­гут быть низкие температура и жидкотекучесть заливаемого ме­талла. Причем величина жидкотекучести зависит не только от температуры и химического состава заливаемого сплава, но и от состава смеси, ее теплопроводности, газопроницаемости и шеро­ховатости поверхности, по которой течет металл. Недоливы полу­чаются и при медленной заливке с прерыванием струи металла. Возможны недоливы и от технологичности отливки, особенно в том случае, когда в ней имеются тонкие стенки, к которым не­возможно подвести металл. Большое значение для получения без­дефектных отливок имеет литниковая система. Так, при получе­нии тонкостенных отливок необходимо обеспечить быстрое заполнение формы металлом, для чего сечение литниковой сис­темы увеличивают на 10-20% против расчетного. Недостаточное количество жидкого металла в ковше и плохое состояние модельно-опочной оснастки могут быть одной из причин получения дан­ного дефекта. Дефекты, подобные недоливу, получаются при из­быточном припыливании сырой формы противопригарными материалами, которые намываются металлом в определенные места формы, препятствуя заполнению их расплавом.

Неслитина — дефект в виде произвольной формы отверстия или сквозной щели в стенке отливки с закругленными краями, образовавшихся вследствие неслияния потоков металла при за­ливке.

Данный дефект характерен тонкостенным частям детали и образуется при низкой температуре и скорости заливаемого спла­ва и его жидкотекучести, неправильном подводе металла к от­ливке, нарушении технологических процессов заливки и изготов­ления формы. Деформация опок и подмодельных плит также может быть причиной образования неслитин вследствие искаже­ния размеров элементов литниковой системы и геометрии отлив­ки.

Подутость— дефект в виде местного утолщения отливки вследствие расширения неравномерно или недостаточно уплот­ненной песчаной формы заливаемым металлом.

Наиболее частыми причинами появления подутости являет­ся низкая прочность формовочной смеси, недостаточное ее уплот­нение и большое металлостатическое давление жидкого сплава.

Перекос— дефект в виде смещения одной части отливки относительно осей или поверхностей другой части по разъему формы, модели или опок.

Коробление— дефект в виде искажения конфигурации от­ливки под влиянием напряжений, возникающих при охлажде­нии, а также в результате нетехнологичности отливки или короб­ления модели.

К короблению склонны нетехнологичные отливки с разви­тыми горизонтальными плоскостями, со стенками различий тол­щины, когда происходит неодновременное охлаждение различных зон отливки. Температурный перепад увеличивается с возраста­нием скорости охлаждения, поэтому преждевременная выбивка отливок из формы или их искусственное охлаждение увеличива­ют коробление отливок. Коробление может вызвать недостаточная податливость форм и стержней, в результате чего возникают зна­чительные внутренние напряжения. Неправильный подход ме­талла к полости формы может вызвать большой температурный перепад, особенно у длинных плоских деталей, и привести к де­формации отливки. Причиной дефекта являются коробление и поломки модельно-опочной оснастки.

Вылом— дефект в виде нарушения конфигурации и разме­ра отливки при выбивке, обрубке, отбивке литников и прибылей, очистке и транспортировании.

Основной причиной вылома являются механические повре­ждения в процессе выполнения различных операций.

Изготовление литейных форм

Описание схемы, определение назначения и общая характеристика элементов литейных форм. Изучение состава формовочных материалов как совокупности природных и искусственных компонентов для приготовления стержневых смесей. Сборка и заливка литейных форм.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

на тему: «Изготовление литейных форм»

1. Литейная форма и её основные элементы

2. Формовочные и стержневые смеси

3. Сборка и заливка литейных форм. Охлаждение, выбивка и очистка отливок

Список используемой литературы

Литейное производство — один из старейших и до настоящего времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности.

Литые детали используются не только в машиностроении и приборостроении, они применяются в домостроении и дорожном строительстве, являются предметами быта и культуры. Данный способ позволяет получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации, с любыми структурой, макро- и микрогеометрией поверхности, массой от нескольких граммов до сотен тонн, с любыми эксплуатационными свойствами.

Литьем можно получить крошечные отливки деталей приборов весом в несколько граммов и огромные изделия, весящие сотни тонн. С помощью литья обрабатывается более половины (по весу) всех деталей машин.

Но есть у литья и свои недостатки. До последнего времени с его помощью нельзя было получить большой точности в изготовлении детали: отливку приходится еще обрабатывать резанием на станках. Только в последнее десятилетие были разработаны специальные виды точного литья — литье под давлением, по выплавляемым моделям, так называемое оболочковое литье. Точное литье успешно соревнуется с таким видом обработки, как, например, штамповка, и ей пришлось потесниться, уступить место в обработке многих точных деталей сложной формы литью.

Основным потребителем производимых в нашей стране отливок является машиностроение — отрасль промышленности, которая обеспечивает техническое перевооружение всех отраслей народного хозяйства. Машиностроение производит машины, оборудование, приборы, предметы культурного и бытового назначения. При этом основными задачами машиностроительной промышленности являются улучшение качества выпускаемой продукции и повышение эффективности производства.

Эффективность литейного производства как основной заготовительной базы машиностроения, и в частности литейных процессов с применением формовки, может быть повышена за счет использования быстротвердеющих формовочных смесей, жидких и пластичных самотвердеющих смесей, практически не требующих уплотнения и упрочняющихся в результате химических реакций между отдельными компонентами смеси, использования не извлекаемых моделей из пенополистирола. Это принципиально изменяет технологические процессы изготовления литейных форм, сокращает длительность процесса изготовления форм и отливок, улучшает и облегчает условия труда формовщиков. Существенное улучшение условий труда в литейном цехе достигается за счет внедрения прогрессивных мало операционных высокопроизводительных технологических процессов, передовых методов организации труда и производства, а также механизацией трудоемких операций, применением мощных вентиляционных систем, интенсивным освещением, устройством ограждений, звукоизоляцией, широким использованием индивидуальных защитных средств.

стержневая смесь заливка литейная форма

1. Литейная форма и её основные элементы

Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость с внешними контурами получаемой отливки. После заливки в такую полость жидкого металла он охлаждается в ней и затвердевает, образуя отливку.

Литейная форма состоит из нескольких, обычно из двух, частей (полуформ), собранных в одно целое. Полуформа, т. е. верхняя или нижняя половина литейной формы, представляет собой опоку, в которой находится в уплотненном состоянии смесь неорганических (кварцевый песок, глина и др.) и органических (опилки, уголь и др.) материалов.

Назначение литейной опоки — удерживать смесь при ее уплотнении, перемещении и сборке полуформ. Опоки снабжают цапфами или ручками для их транспортирования. Крупные опоки имеют крестовины, которые придают опоке жесткость и прочность.

Сборку полуформ производят по штырям, которые вставляют в отверстия приливов на опоке. Штыри — тщательно обработанные металлические стержни. При ручной формовке и сборке форм применяют обычно одни и те же штыри. Иногда штыри закрепляют в нижней опоке.

В литейной форме выполняют систему каналов, т. е. литниковую систему, предназначенную для подвода жидкого металла в полость формы и для обеспечения ее заполнения, а также питания отливки при затвердевании. Литниковая система включает подводящие (чашу, стояк, шлакоуловитель, питатели) и питающие (прибыль, выпор) элементы.

Для приема расплавленного металла и удерживания шлака служит литниковая чаша, расположенная в верхней полуформе. Вертикальный или наклонный канал — стояк предназначен для подачи металла из литниковой чаши в шлакоуловитель. Последний расположен горизонтально и предназначен для удерживания шлака и других неметаллических примесей расплавленного металла. Следующий за шлакоуловителем литниковый канал — питатель (их может быть несколько) служит для подвода жидкого металла непосредственно в рабочую полость формы.

Для вывода газов из рабочей полости формы, для контроля заполнения формы расплавленным металлом при заливке, а иногда для питания отливки при затвердевании служит вертикальный канал — выпор, расположенный в верхней полуформе. Кроме того, для улучшения газопроницаемости формы в ней выполняют вентиляционные каналы — тонкие полости, получаемые при накалывании полуформ острыми металлическими иглами-душниками.

В массивных частях отливки могут возникнуть дефекты усадочного происхождения — поры, раковины, которые снижают ее прочность. Такие дефекты предупреждают использованием прибыли — элемента литниковой системы в виде полости, заполняемой жидким металлом для питания отливки в процессе ее затвердевания. С этой же целью применяют металлические холодильники, которые устанавливают в форму около массивных частей отливки.

Литейный стержень — элемент литейной формы, предназначенный для образования отверстий, полостей или других сложных контуров в отливке. Стержни в форме фиксируют на знаках — выступах, входящих в соответствующие впадины рабочей полости. Дополнительными опорами стержней являются металлические подставки (жеребейки) различной конструкции и конфигурации, которые сплавляются с заливаемым в форму жидким металлом.

Рис. 2. Литейная форма: 1, 2 —полуформы, 3 — выпор, 4 — крестовины опок, 5 — литниковая чаша, 6 — стояк, 7 — шлакоуловитель, 8 — штырь, 9 — питатель, 10 — цапфа опоки, 11 — вентиляционные каналы, 12 — жеребенка, 13 — холодильник, 14 — стержень, 15 — полость формы

2. Формовочные и стержневые смеси

Формовочные материалы — это совокупность природных и искусственных материалов, используемых для приготовления форм и стержневых смесей. В качестве исходных материалов используют формовочные кварцевые пески и литейные формовочные глины. Глины обладают связующей способностью и термохимической устойчивостью, что позволяет получать отливки без пригара.

Формовочная смесь — это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм.

Формовочные смеси по характеру использования разделяют на облицовочные, наполнительные и единые.

Облицовочная смесь — это формовочная смесь, используемая для изготовления рабочего слоя формы. Такие смеси содержат повышенное количество исходных формовочных материалов (песка и глины) и имеют высокие физико-механические свойства.

Наполнительная смесь — это формовочная смесь для наполнения формы после нанесения на модель облицовочной смеси. Поэтому ее приготовляют путем переработки оборотной смеси с малым количеством исходных формовочных материалов (песка и глины). Облицовочные и наполнительные формовочные смеси используются при изготовлении крупных и сложных отливок.

Единая смесь — это формовочная смесь, применяемая одновременно в качестве облицовочной и наполнительной смеси. Такие смеси применяют при машинной формовке и на автоматических линиях в серийном и массовом производствах. Единые смеси приготовляют из наиболее огнеупорных песков и глин с наибольшей связующей способностью, чтобы обеспечить их долговечность.

Формовочные смеси должны иметь высокую огнеупорность, достаточную прочность и газопроницаемость, пластичность, податливость и т. д.

Огнеупорность — способность смеси и формы сопротивляться размягчению или расплавлению под воздействием температуры. При низкой огнеупорности на поверхности отливки образуется пригар — прочное соединение формовочной или стержневой смеси с поверхностью отливки.

Прочность — способность материала формы не разрушаться при извлечении модели из формы, транспортировании и заливке форм.

Газопроницаемость — способность смеси пропускать через себя газы. Газопроницаемость тем выше, чем больше песка в формовочной смеси и чем он крупнее, а также чем меньше содержание глины в формовочной смеси.

Пластичность — способность деформироваться без разрушения и точно воспроизводить отпечаток модели.

Податливость — способность формы или стержня сжиматься при усадке отливки.

Стержневая смесь — это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней. Стержни при заливке расплавленного металла испытывают значительные тепловые и механические воздействия по сравнению с формой, поэтому стержневые смеси должны иметь более высокую огнеупорность, газопроницаемость, податливость, малую газотворную способность, легко выбиваться из отливок и т.д.

Жидко стекольные смеси, используемые для изготовления литейных стержней и литейных форм, приготовляют из кварцевых песков с содержанием не более 3,5 % глины и связующего материала — жидкого стекла. Отверждение смеси осуществляется продувкой углекислым газом.

Холоднотвердеющие смеси (ХТС), используемые для стержней, приготовляют изкварцевого песка, связующих материалов — карбамидофурановых, фенолоформальдегидных смол и др. В качестве катализаторов применяют ортофосфорную или азот кислоту и ее соли. Продолжительность отверждения смесей составляет 1—20 мин.

3. Сборка и заливка литейных форм. Охлаждение, выбивка и очистка отливок

Сборка литейных форм начинается с установки нижней полуформы на заливочную площадку или тележку конвейера. Затем в последовательности, указанной в технологической карте или на сборочном чертеже, устанавливают стержень, после этого нижнюю полуформу накрывают верхней полуформой. Устойчивое положение стержней обеспечивается стержневыми знаками. Верхнюю полуформу с нижней скрепляют болтами, скобами или накладывают груз.

Заливка литейных форм—процесс заполнения полости литейной формы расплавленным металлом из чайниковых, барабанных и других ковшей. Ковш с расплавленным металлом от плавильных печей к месту разливки перевозят мостовым краном или по монорельсовому пути. Важное значение при заливке форм имеет выбор температуры заливки расплавленного металла. При повышенной температуре возрастает жидкотекучесть металла, улучшается питание отливки, но горячий металл более газонасыщенный, сильнее окисляется, вызывает пригар на поверхности отливки. В то время как низкая температура заливки увеличивает опасность незаполнения полости формы, захвата воздуха, ухудшается питание отливки. Температуру заливки сплавов целесообразно назначать на 100—150 °С выше температур ликвидуса.

Автоматизация заливки литейных форм обеспечивает высокую точность дозировки металла, облегчает труд заливщика, повышает производительность труда.

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продолжается до температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме несколько минут, а толстостенные (массой 50—60 т) — в течение нескольких суток и даже недель. Для сокращения продолжительности охлаждения отливок, особенно массивных, используют различные методы принудительного охлаждения: формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или трубы, по которым пропускают воздух или воду и др. При этом качество отливок не ухудшается.

Выбивка отливок — процесс удаления затвердевших и охлажденных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку отливок осуществляют на различных выбивных установках.

Обрубка отливок — процесс удаления с отливки «прибылей» литников, выпоров и заливов (облоев) по месту сопряжения полуформ. Обрубку производят пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой и на прессах. Литники от чугунных отливок отбивают молотками сразу же после выбивки из форм перед удалением стержней. Литники и прибыли от стальных отливок отрезают газовой или плазменной резкой. Ленточные и дисковые пилы используют для обрубки отливок из алюминиевых, магниевых, медных сплавов. После обрубки отливки зачищают. Зачистку выполняют маятниковыми и стационарными шлифовальными кругами, пневматическими зубилами, газоплазменной обработкой и другими способами.

Очистка отливок—процесс удаления пригара, остатков формовочмой и стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отливки. Ее осуществляют в галтовочных барабанах периодического или не периодического действия, в гидропескоструйных гидробеметных камерах, химической или электрохимической обработкой и другими способами.

Литейные формы и их основные элементы

При литье металлический расплав заливают в заранее приготовленные литейные формы (рис. 48).

Рис. 48. Литейные формы для разового (а) и многократного (б) использования:

• 7, 3 — нижняя и верхняя полуформы; 2, 10— цапфы; 4 — выпор; 5 — расплав;
• 6 — ковш; 7, 9 — стержни; 8 — металлическая форма (кокиль); 77 — основание кокиля

Литейные формы подразделяют на разовые (песчаные объемные и оболочковые) и многоразовые (долговременные, часто называемые постоянными). Разовую литейную форму после получения в ней отливки разрушают, а многоразовая форма используется для изготовления большого количества отливок.

Большая часть отливок (

80%) изготовляется в разовых формах — литьем в песчаные формы. В некоторых случаях эти отливки не удовлетворяют предъявляемым требованиям. Поэтому применяют специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в металлические формы (кокили), под давлением, под регулируемым давлением, с кристаллизацией под давлением (штамповкой из жидкого металла), центробежное и др.

Основные операции технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах могут быть объединены в три группы: формовка; плавка метала и заливка его в форму; выбивка и очистка отливок. Процесс формовки включает в себя ряд операций по изготовлению формы (засыпку формовочной смеси в форму, саму формовку, установку стержней, сборку формы и др.). Процесс плавки и заливки состоит из операций по загрузке печи металлом, его плавлению, доводке и заливке в литейную форму. После затвердевания и охлаждения полученные отливки выбивают из формы, очищают от остатков формовочной и стержневой смеси, отделяют от них литники и прибыли.

Песчаная объемная форма в большинстве случаев состоит из двух полуформ (рис. 48а): верхней 3 и нижней /, которые получают уплотнением формовочной смеси, состоящей главным образом из кварцевого песка и огнеупорной глины, вокруг соответствующих частей (верхней или нижней) деревянной или металлической модели в специальных металлических рамках — опоках. Модель отличается от отливки не только размерами, но и наличием знаковых частей, предназначенных для установки стержня 7, образующего внутреннюю полость отливки (отверстия). Стержни изготовляют из смеси, например, кварцевого песка, отдельные зерна которого скрепляются при сушке или химическом твердении специальными крепителями (связующими). В верхней и частично нижней полуформе размещают модели элементов литниковой системы, предназначенной для заполнения расплавом 5 из разливочного ковша 6 рабочей полости формы. После засыпки и уплотнения формовочной смеси в опоках из полученных полуформ извлекают модели отливки, элементы литниковой системы и прибылей (или выпоров 4). Затем в нижнюю полуформу / устанавливают стержень 7 и накрывают верхней полуформой 3. Необходимая точность сборки формы обеспечивается штырями и втулками в цапфах 2 (или приливах) опок. В современных литейных цехах многие операции при изготовлении песчаной формы выполняются на машинах, например уплотнение смеси, извлечение моделей из полуформ, установка стержней, сборка форм и т.п. Перед заливкой во избежание поднятия верхней полуформы заливаемым расплавом опоки скрепляют друг с другом специальными скобами или на верхнюю опоку устанавливают груз. При заливке из полости формы вытесняются воздух и газы через вентиляционные каналы и выпоры 4.

После затвердевания отливки песчано-глинистую форму подают на выбивку, где ее разрушают и извлекают отливку. Затем из отливки удаляют стержень, отрезают от нее элементы литниковой системы и прибыли. Поверхность отливки очищают от пригоревшей формовочной и стержневой смесей и заусенцев. Для снятия внутренних напряжений, получения заданных структуры и механических свойств отливки подвергают термической обработке. После очистки и окраски их отправляют на склад или в механический цех.

Литейная форма многократного использования (кокиль) показана на рис. 48б. Кокиль 8 изготовляется из чугуна, который изнутри (его рабочая поверхность) перед заливкой расплавом окрашивается противопригарной краской. В кокиль устанавливаются песчаные стержни 7и 9, в которых выполнены элементы литниковой системы (чаша, питатели, выпор). При сборке кокиля в него вначале устанавливают стержень 7, а затем стержень 9. Кокиль расположен на цапфах 10, опирающихся на основание //. Рабочие полости кокиля перед сборкой очищаются от остатков старой краски и нагреваются до заданной температуры. Расплав заливают ковшом 6 в литниковую чашу, выполненную в стержне 9. После затвердевания отливки кокиль поворачивается на 180°, отливка и стержни выбиваются. Затем отливка поступает в обрубно-очистное отделение литейного цеха.

Кокиль очищается от остатков стержневой смеси и краски и готовится к следующей заливке. Песчаные стержни используются только один раз, на очередную сборку подаются новые стержни. Металлические стержни используются многократно. Выбор способа литья определяется служебным назначением детали, производственной программой, экономической целесообразностью, а также требуемой точностью и качеством поверхности отливок.

Для снятия внутренних напряжений, получения заданных структуры и механических свойств отливки подвергают соответствующей термической обработке.