Технологический процесс литья в песчано глинистые формы

Литье в песчано-глинистые формы

На долю литья в песчано-глинистые формы и сегодня приходится 70% всех отливок. К тому же на его примере легко проследить все этапы традиционного литейного производства.

Не вдаваясь в особые тонкости, отметим, что для изготовления форм служат формовочные смеси из песка и глины с различного рода добавками. Так, добавка в смесь некоторых отходов целлюлозно-бумажного производства увеличивает поверхностную прочность форм, не дает им осыпаться. Каменноугольная пыль устраняет пригорание формовочной смеси к поверхности чугунных деталей, во время заливки чугуна частицы сгорают и образуют газовую прослойку между отливкой и формой, что не допускает смачивания металлом поверхности формы. Для той же цели в смесь для литья медных сплавов добавляют мазут.

Приготовление формовочных смесей – это целое производство, к тому же весьма высокомеханизированное. Песок и глину сначала сушат в печах, потом глину размалывают на бегунах или шаровых мельницах. После этого песок, глину и другие добавки перемешивают, дают смеси вылежаться, затем рыхлят и подают на формовку.

Кстати, теперь отобранную смесь большей частью не выбрасывают. Использованные формы дробят, отделяют магнитом стальные и чугунные частицы, оставшиеся просеивают на ситах и снова пускают в дело, добавляя к получившейся массе 20-30% свежей смеси.

Чтобы приступить к формовке, нужно, кроме смеси, иметь еще модели и стержни. Что такое модель, понятно без особенных объяснений, это как бы копия внешних очертаний отливаемой детали. Размеры ее больше – нужно добавить на усадку и на неточности, а также на припуска для механической обработки. Нужны также литейные уклоны – конусность, облегчающая выемку модели из формы. На рис. 2.1 показано отливку, модель и форму в сборе.

Рисунок 2.1 – Отливка (а), модель (б), стержневой ящик (в) и форма в сборе (г);

1 – модельные знаки; 2 – гнезда; 3 – шипы; 4 – шлакоуловитель; 5 – питатель; 6 – стержень.

Используя одну модель, можно получить от 5 до 500 отливок. Если отливок требуется больше, и они должны быть поточнее, то модели выполняют и из металла – чугуна, латуни и алюминия.

В отличие от модели стержни остаются во время заливки металла внутри формы. Поэтому их выполняют не из дерева, а так же, как и сами формы: из песчано-глинистых смесей или даже из металла: укрепляют каркасами и пронизывают вентиляционными каналами, куда бы могли уходить газы, выделяющиеся из расплава.

После того как модель и стержни готовы, можно приступить к формовке, т.е. к изготовлению самой формы – отпечатки модели, полости, куда будет заливаться расплав. Если предстоит отливка очень крупного изделия, то формовку ведут прямо в почве. Формы выполняют в опоках – металлических ящиках из стали или алюминиевого сплава без дна и без крышки. Опоки (их, как правило, две) удерживают песчаную литейную форму, не дают ей развалиться при транспортировке и заливке металла. В стенках опоки просверливают отверстия, через которые выходят пары и газы, образующиеся во время сушки и заливки, а на внутренней поверхности делают ребра, не позволяющие высыпаться земле.

Процесс начинается с того, что модель устанавливают гладкой поверхностью на подмодельный щиток. Туда же потом ставят нижнюю опоку, после чего модель припудривают тальком или графитом, чтобы она не прилипала к форме, и засеивают небольшим слоем облицовочной смеси.

В отличие от остальной формовочной смеси облицовочная непосредственно соприкасается с жидким металлом, и по этой причине ее приготовляют из свежих материалов, тогда как на наполнительную идет главным образом уже отработанная смесь.

Затем облицовочную смесь обжимают вокруг модели и засыпают несколькими слоями наполнительной смеси, каждый слой тщательно уплотняют. У стенок опоки плотность набивки смеси стараются делать максимальной, иначе смесь может при переворачивании и сборке формы вываливаться из опоки.

Закончив набивку, излишек смеси сгребают линейкой и прокалывают иглами (или, как их еще называют, душниками) вентиляционные каналы, назначение которых, как уже говорилось, – увеличить газопроницаемость формы. Чтобы в них не проник жидкий металл и чтобы не испортить поверхность будущей отливки, каналы не доводят до модели на 15-20 мм.

Следующая операция – переворачивание опоки на 180°. Ее располагают разъемом вверх и присыпают разделительным песком, а саму модель припудривают. На нижнюю опоку ставят верхнюю. Теперь устанавливают модель стояка и засыпают все сначала облицовочной, а потом наполнительной смесью. Последнюю вновь тщательно уплотняют и вновь накалывают вентиляционные каналы.

Модель стояка (вертикального канала для подвода расплава к форме) вынимают и слегка расширяют его верхнюю часть. Образуется углубление – литниковая чаша, куда наливают жидкий металл. Ее основное назначение – облегчить попадание в стояк струи металла из разливочного ковша, а также способствовать отделению металла от шлака, что плавает на его поверхности; в верхней части литниковой чаши иногда ставят перегородки, которые его задерживают.

Затем верхнюю опоку снимают, а в нижней прорезают горизонтальные каналы – литники. Кромки формы вокруг модели слегка увлажняют водой, чтобы они не осыпались при выемке модели. В модель ввинчивают сверху винт, который литейщики называют «подъемом», легкими ударами деревянного молотка «расколачивают» модель и осторожно вынимают ее из формы. Остается тщательно осмотреть форму и исправить возможные повреждения, продуть ее полость сильной струей сжатого воздуха, чтобы удалить остатки земли, выкрасить формовочной краской и высушить.

Завершается все сборкой: верхнюю опоку по направляющим штырям точно состыковывают с нижней, а сверху ставят на них тяжелый груз или же свинчивают. Если ни того, ни другого не делать, то при заливке металл может просочиться в разъем и вытечь.

Земляные или глинисто-песчаные формы для каждой отливки нужно выполнять заново. Чтобы снизить трудоемкость формовки, иногда применяют полупостоянные формы, которые изготавливаются из огнеупорных масс, предварительно обожженных при температуре 800-900 К. Такие формы выдерживают по нескольку десятков и даже сотен заливок и нуждаются лишь в периодическом обновлении слоя защитной краски, соприкасающейся с жидким металлом.

Это самый простой способ – формовка в двух опоках по цельной модели. Литейщики знают таких способов множество: и формовка по разъемным моделям, и в нескольких опоках, и стопочная формовка, и формовка без опок, и по шаблонам, и в стержнях и т.д. В общем, способов много, но принцип один – получение полости, соответствующей форме будущей отливки.

Теперь о заливке. Это тоже целая наука. Так, способ подвода расплава к форме зависит не только от размеров, конфигурации, толщины стенок отливки, но и от металла. Если вы льете серый чугун, подводите металл к тонким сечениям. Если же деталь изготавливается из стали, расплав подводят в толстые части: у стали большая усадка, а через тонкие места невозможно добиться хорошего питания отливки. Для быстрого заполнения форм применяют клиновидные литники, которые подают расплав тонкой и широкой струей; если же нужен плавный и безударный подвод, используют сифонные и рожковые литники. Дождевые литники, в свою очередь, разбивают металл на маленькие струйки и хороши в тех случаях, когда есть опасение, что большая сплошная струя размоет литейную форму.

После того как форму залили расплавом, нужно ждать, пока отливка затвердеет и остынет примерно до 700-800 К. Только тогда ее можно будет выбивать, т.е. освобождать из формы. При выбивке раскаленные отливки пышут жаром, а формовочная земля повисает в воздухе едкой пылью. Это очень неприятная работа, и она сейчас почти всюду механизирована. Опоку подвешивают к подъемному крану и трясут с помощью мощных вибраторов (приводятся в действие воздухом). Под коромыслом в полу имеется люк, закрытый толстой решеткой. Когда в результате вибрации опоки вываливается полуформа с отливкой, она распадается на куски, горелая формовочная смесь проваливается сквозь решетку и уносится в землеприготовительное отделение, где используется снова, а отливка остается сверху.

Первым делом отливку нужно очистить от стержней, забивающих все ее дыры и полости. Раньше стержни выбивали пневмозубилами и молотками, теперь чаще всего используют гидроочистку; стержни разрушаются и размываются струей воды под сильным давлением, а примешанные к ней кварцевые песчинки бомбардируют поверхность отливки и отдирают от нее грязь и наросты. Поскольку гидроочистка происходит в закрытой камере, а рабочий, управляющий струей, находится все время снаружи, ему не приходится ни мокнуть, ни дышать пылью.

Другой способ очистки – очистка с помощью дробеструйных и пескоструйных аппаратов.

Еще более прогрессивный способ очистки электрохимическая и очистка электрогидравлическим ударом. Наконец, лишний металл – литники – отбивается от хрупких чугунных отливок молотком, а от отливок из других материалов отрезается пилами или газовыми горелками. Заливы и заусеницы удаляют абразивными кругами.

Теперь отливка почти готова. После поверхностного осмотра, обычных замеров, проверки химсостава химическим или спектрографическим способом и исследования микроструктуры ее направляют на рентгеновское просвечивание для определения скрытых пороков. В последнее время широко используют для просвечивания гамма-лучи и ультразвук. Отливки из магнитных материалов проходят еще так называемые магнитные испытания. Идея их в том, что поток силовых линий, проходящих через отливку, встречаясь с препятствием (в данном случае с внутренним дефектом), меняет направление или рассеивается. Это фиксируется индукционными приборами – магнитными дефектоскопами.

Обнаружив даже серьезные дефекты, не обязательно отливку выбрасывать. Чаще всего ее можно исправить. Вырубают, например, дефектное место до чистого металла и заполняют образовавшуюся полость расплавом того же химического состава, что и отливка, или даже лучшего качества. Вместо вырубки можно выплавить дефектное место электродугой или газовым резаком.

Данный способ «ремонта» отливок – металлизация. Мелкие капли металла, расплавленные электрической дугой, выдуваются сжатым воздухом и направляются прямо на дефектное место.

Литье в разовые песчано-глинистые формы применяют в индивидуальном и мелкосерийном производстве крупногабаритных деталей из черных и цветных сплавов.

При индивидуальном производстве литье в песчано-глинистые формы является наиболее экономичным способом благодаря малой стоимости формовочных материалов и модельной оснастки. Но получаемые отливки имеют шероховатую поверхность, невысокую точность размеров и вследствие крупнозернистости структуры и значительной пористости металла в отливках – невысокие механические свойства. Отливки, полученные этим способом, должны иметь припуск на последующую механическую обработку (3-10 мм).

1.2 Литье в оболочковые формы

Песчано-глинистая форма, о которой подробно рассказано выше, состоит как бы из двух частей: тонкого внутреннего слоя, непосредственно прилегающего к отливке и формирующего ее поверхность, и слоя наружного, который в десятки раз толще и нужен только для придания форме прочности. Именно из-за него литейщики перелопачивают на каждую тонну отливок гору (до 12 т) песка и глины. Если бы внутренний слой был достаточно прочен, наружный был бы вообще не нужен.

В этом и заключена идея литья в оболочковые формы. Благодаря успехам химии полимеров из кварцевого песка с небольшой добавкой особой смолы, например пульвербакелита, литейщики научились на специальных автоматах изготовлять тонкие скорлупы, оболочки. Они в 15-20 раз прочнее песчано-глинистых форм и поэтому не нуждаются в толстом наружном слое. В результате в 8-10 раз снижается расход формовочной смеси на тонну литья. Отливки получаются очень точными, с чистой поверхностью, припуски на механическую обработку уменьшаются вдвое, нет нужды в выбивке и очистке, открывается путь к полной автоматизации производства. Оболочковые формы весьма газопроницаемы, поэтому в процессе заливки металла газы удаляются, что существенно улучшает качество отливок.

Наиболее важно, что этот способ позволяет получать отливки, точность которых соответствует точности модели. Так, при использовании алюминиевых сплавов, бронзы, чугуна размеры можно выдержать с точностью от +0,38 мм на размер 150-500 мм; расходы на механическую обработку снижаются на 20-25%. Припуски на механическую обработку назначаются в пределах 0,25-3 мм.

Оболочковые формы используют в серийном и массовом производстве отливок мелких и средних размеров от 0,5 до 50 кг из черных и цветных металлов и их сплавов, детали автомобилей, тракторов, мотоциклов, тепловозов, судов и других изделий.

1.3 Литье в металлические формы (кокили)

Кокиль – древнее изобретение. Еще скифы отливали наконечники своих бронзовых стрел в металлические формы. Их преимущество перед песчаными, в первую очередь, долговечность. Так, в одном чугунном кокиле можно изготовить сотни тысяч мелких отливок из алюминия, цинковых или магниевых сплавов. Для самых крупных отливок из стали с ее химической агрессивностью и относительно высокой температурой эта цифра падает до 10-15 штук, что определяет предел экономической целесообразности способа.

Технологический процесс литья в песчано-глинистые формы

Литьё в песчано-глинистые формы имеет наиболее широкое приме­нение в машиностроении, где составляет от 60 до 90% от общего объёма производства литых заготовок. В зависимости от вида сплава, массы и га­баритов отливки, а также от типа производства применяют сырые, сухие или подсушенные песчано-глинистые формы. В массовом производстве применяют, как правило, только сырые формы.

Устройство песчаной формы

Литейная песчаная форма является разъёмной и в большинстве слу­чаев состоит из двух полуформ (рис.2.1). Плоскость, разделяющая эти по­луформы, называется плоскостью разъёма формы. Она может быть гори­зонтальной или вертикальной. Большинство литейных форм имеет гори­зонтальную плоскость разъёма. Такие формы, соответственно, состоят из верхней и нижней полуформ.

Рис. 2.1. Устройство песчаной литейной формы (эскиз):

1 — полуформа нижняя, 2 — полуформа верхняя, 3 — плоскость разъема формы, 4 — опока нижняя, 5 — опока верхняя, 6 — штырь центрирующий, 7 — груз, 8 — вентиляционный накол, 9 — литниковая чаша, 10 — стояк, 11 — шлакоуловитель, 12 — зумпф, 13 – питатель, 14 – рабочая полость формы, 15 – стержень песчаный, 16 – выпор.

Внутри формы, собранной из двух полуформ, располагают рабочую полость, получаемую с помощью специального инструмента — литейной модели. В рабочую полость формы заливают расплавленный металл. На­личие двух полуформ определяется необходимостью извлечения из формы модели (моделей) после уплотнения формовочной смеси и установки пес­чаных стержней, а также для размещения в плоскости разъёма каналов литниковой системы. При этом формовочная смесь уплотняется в специ­альных металлических рамках, называемых опоками. Иногда при машин­ной формовке используют наполнительные рамки, которые устанавливают на опоки. Применяют также и безопочные формы.

Для получения в отливке отверстий и внутренних полостей приме­няют литейные песчаные стержни, которые выполняют из стержневой смеси и изготавливают отдельно от полуформ, высушивая или отверждая химическим способом, а затем вставляют в форму при её сборке. Таким образом, наружные очертания рабочей полости определяются конфигура­цией модели, а внутренние — конфигурацией литейных стержней. В неко­торых случаях стержни используются и для формирования наружной по­верхности отливки. При извлечении отливки из формы песчаные стержни разрушаются, то есть также являются разовыми. Для сложных отливок ко­личество стержней может достигать нескольких десятков (рис.2.2).

Для установки и фиксации в форме стержни снабжают специальны­ми опорными элементами, называемыми знаками. Знаки выходят за грани­цы отливки и являются продолжением тех частей стержня, которые фор­мируют в отливках отверстия. По расположению в форме знаки бывают вертикальными и горизонтальными. Вертикальные знаки имеют уклон 10° — 15°, горизонтальные — либо без уклона, либо с уклоном в тех же пределах. Длина знака зависит от его поперечного сечения и массы стержня и со­ставляет от 20 до 100мм. Между знаками стержня и знаками формы преду­сматривают зазоры (0,3-2мм).

Форма заполняется расплавленным металлом через систему каналов, называемую литниковой системой.

Литниковая система включает:

и другие элементы.

Рис. 2.2. Литая заготовка «Крышка» из алюминиевого сплава (а) и комплект стержней (б) для ее получения, изготовленных в нагреваемой оснастке (Львовский ав­тобусный завод)

При заливке в форму расплавленный металл из разливочного ковша попадает в чашу. Литниковую чашу располагают либо в верхней части верхней полуформы, либо изготавливают отдельно и устанавливают на форму сверху.

По стояку металл течёт к плоскости разъёма формы, после чего по­падает в горизонтальный канал, называемый шлакоуловителем. Шлако­уловитель располагают в верхней полуформе. Его назначение — подвод жидкого металла к питателям, а также улавливание частичек шлака и не­металлических включений. Под стояком, в нижней полуформе, делают уг­лубление со сферической поверхностью, которое называется зумпф. Зумпф предотвращает размыв формы при изменении направления движения ме­талла.

Из шлакоуловителя металл переходит в питатели, по которым попа­дает в рабочую полость литейной формы. Количество питателей в форме может достигать нескольких десятков. Питатели располагаются в нижней полуформе. По мере заполнения литейной формы металлом находящийся в рабочей полости формы воздух оттесняется кверху. Для отвода воздуха из формы в момент заливки служат выпоры — вертикальные каналы в верхней части рабочей полости.

Для предотвращения образования усадочных раковин в массивных частях отливки в форме создают прибыли — специальные полости, расши­ряющиеся кверху, в которых заливаемый металл затвердевает позднее, чем в отливке, благодаря чему усадочная раковина «переходит» в прибыль (рис.2.3). Обычно прибыли применяют при заливке в форму сплавов, усад­ка которых более 1% (сталь, цветные сплавы).

На литниковую систему расходуется значительная доля заливаемого в форму металла. Выход годного, то есть отношение массы металла отлив­ки к массе залитого металла, выраженное в процентах, для различных сплавов может составлять от 75-80% (для чугунных отливок) до 50% (для стали и цветных сплавов).

При заливке жидкого металла в форме возникают гидростатическое и гидродинамическое давления, в результате чего верхняя полуформа мо­жет приподняться. Для предотвращения этого на собранную форму накла­дывают груз, масса которого в 3-5 раз превышает массу заливаемого в форму металла. Вместо груза полуформы (опоки) скрепляют также клино­выми скобами, струбцинами, редко — болтами.

С момента контакта жидкого металла с формой начинается интен­сивный её прогрев. В результате различные составляющие формовочной смеси (каменный уголь, мазут, вода и др.) выделяют большое количество различных газов, в том числе горючих, а также пара. Особенно в сложных условиях находятся песчаные стержни. Несмотря на существенную порис­тость песчаных форм и стержней (их «газопроницаемость»), для отвода га­зов от отливки в верхней и нижней полуформах создают дополнительную систему вентиляции — путём накалывания вентиляционных каналов (вен­тиляционных наколов). Аналогичные вентиляционные каналы делают и в стержнях.

Рис. 2.3. Примеры использования прибыли при литье сплавов с большой усадкой (сталь, цветные сплавы): а) Типы прибылей (1 — отливка,2 — прибыль открытая, 3 -прибыль боковая закрытая, 4 — прибыль закрытая, 5 — прибыль с атмосферным давле­нием, 6 — усадочная раковина, 7 — песчаный стержень); б) Отливка «Втулка» с массив­ной ребордой (1 — отливка, 2 — выпор, 3 — прибыль открытая)

Песчано-глинистая форма уплотняется и транспортируется в специ­альных металлических рамках, называемых опоками. Опоки изготавлива­ют из алюминиевых сплавов, стали, чугуна. Боковые стенки опок снабжа­ются отверстиями для выхода из формы газов. На обоих плоскостях опоки обычно снабжаются буртиками — для лучшего удержания уплотнённой формовочной смеси. Большие опоки имеют также рёбра жёсткости — «шпоны», удерживающие уплотнённую формовочную смесь и придающие большую жёсткость опоке.

Опоки также снабжают специальными прили­вами — «ушками» для расположения в них центрирующих отверстий («сис­темы координат»). Крупные опоки имеют также специальные приливы — цапфы для их транспортирования и кантования.

В литейной форме можно получить до нескольких десятков отливок одновременно. При этом все отливки должны, по возможности иметь идентичный подвод металла и заливаться через общую литниковую систе­му. Сечения основных элементов литниковой системы рассчитываются.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Литье песчано-глинистые формы

Литье песчано-глинистые формы является наиболее распространенным и отно­сительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, ли­бо в специальных ящиках-опоках по моделям.

Литье в песчано-глинистые формы имеет свои преимущества. К ним следует отнести: масса отливки может достигать величины сотен тонн (станины станков), размеров от нескольких миллиметров до десятков метров, может изготовляться любой конфигурации и из любых литейных сплавов. Этим способом изготовляется подавляющая часть отливок в машиностроении.

Для изготовления литейной формы служит формовочная смесь, представляющая собой многокомпонентную систему, состав которой определяется типом и массой отливки и природой металла. Основными компонентами формовочной смеси являются кварцевий писок и формовочная глина. Глина является связующим и при оптимальном содержании воды (4-5 %) придает формовочной смеси необходимую прочность и пластичность. Песок увеличивает пористость и, следовательно, газопроницаемость формовочной смеси. Кроме того, в формовочную смесь вводят противопригарные добавки (каменноугольную пыль, графит), защитные присадочные материалы (борную кислоту, серный цвет) и другие ингредиенты. Для изготовления стержней изпользуют стержневые смеси, состоящие из кварцевого песка и самотвердеющихся неорганических (жидкое стекло с добавкой 10 % раствора NaOH) или органических связующих.

Заливка литейных форм – процесс заполнения полости литейной формы расплавленным металлом из ковша. 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 за­ливки возрастает жидкотекучесть металла, улучшается питание от­ливок, но горячий металл более газонасыщен, 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 тем­пературы 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 тон) – 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 другие. 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

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, удаляя мелкие за­ливы, остатки прибылей, выпоров и литников. Зачистку выполняют маятниковыми и стационарными шлифовальными кругами, пневмати­ческими зубилами, газоплазменной обработкой и другими способами.

Очистка отливок – процесс удаления пригара, остатков формовоч­ной и стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отли­вок. Ее осуществляют в галтовочных барабанах периодического или не­прерывного действия, в гидропескоструйных и дробеметных камерах, химической или электрохимической обработкой и другими способами.

Контроль отливок прежде всего осуществляют визуально для выявлениябракаили отливок, подлежащих исправлению. Правильность конфигурации и размеров проверяют разметкой, плотность металла отливки – гидравлическими испытаниями под давлением воды до 200 МПа. Внутренние дефекты выявляют в специализиро­ванных лабораториях.

Газовую и электрическую сварку применяют для исправления дефектовнанеобрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины). Де­фекты в чугунных отливках заваривают с использованием чугунных электродов и присадочных прутков, в стальных отливках – электродами соответствующего состава. Чугунные отливки перед заваркой нагревают до температуры 350 – 600°С,а после заварки их медленно охлаждают до температуры окружающей среды. Для лучшей обрабатываемости отливки подвергают отжигу.

Литье в песчано-глинистые формы – наиболее простой и распространенный способ получения литых заготовок. Недостатки такого литья – большые припуски на механическую обработку, низкая производительность и плохие санитарно-гигиенические условия труда.

ля приготовления смесей используются природные и искусственные материалы.

^ Песок – основной компонент формовочных и стержневых смесей. Обычно используется кварцевый или цирконовый песок из кремнезема

Глина является связующим веществом, обеспечивающим прочность и пластичность, обладающим термической устойчивостью. Широко применяют бентонитовые или каолиновые глины.

Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливок используют противопригарные материалы: для сырых форм – припылы; для сухих форм – краски.

В качестве припылов используют: для чугунных отливок – смесь оксида магния, древесного угля, порошкообразного графита; для стальных отливок – смесь оксида магния и огнеупорной глины, пылевидный кварц.

Противопригарные краски представляют собой водные суспензии этих материалов с добавками связующих.

Смеси должны обладать рядом свойств.

Прочность – способность смеси обеспечивать сохранность формы без разрушения при изготовлении и эксплуатации.

^ Поверхностная прочность (осыпаемость) – сопротивление истирающему действию струи металла при заливке,

Пластичность – способность воспринимать очертание модели и сохранять полученную форму,

Податливость – способность смеси сокращаться в объеме под действием усадки сплава.

Текучесть – способность смеси обтекать модели при формовке, заполнять полость стержневого ящика.

^ Термохимическая устойчивость или непригарность – способность выдерживать высокую температуру сплава без оплавления или химического с ним взаимодействия.

Негигроскопичность– способность после сушки не поглощать влагу из воздуха.

Долговечность – способность сохранять свои свойства при многократном использовании.

По характеру использования различают облицовочные, наполнительные и единые смеси.

Облицовочная– используется для изготовления рабочего слоя формы. Содержит повышенное количество исходных формовочных материалов и имеет высокие физико-механические свойства.

Наполнительная – используется для наполнения формы после нанесения на модель облицовочной смеси. Приготавливается путем переработки оборотной смеси с малым количеством исходных формовочных материалов.

Облицовочная и наполнительная смеси необходимы для изготовления крупных и сложных отливок.

Единая – применяется одновременно в качестве облицовочной и наполнительной. Используют при машинной формовке и на автоматических линиях в серийном и массовом производстве. Изготавливается из наиболее огнеупорных песков и глин с наибольшей связующей способностью для обеспечения долговечности.

^ Приготовление формовочных смесей

Сначала подготавливают песок, глину и другие исходные материалы. Песок сушат и просеивают. Глину сушат, размельчают, размалывают в шаровых мельницах или бегунах и просеивают. Аналогично получают угольный порошок.

Подготавливают оборотную смесь. Оборотную смесь после выбивки из опок разминают на гладких валках, очищают от металлических частиц в магнитном сепараторе и просеивают.

Приготовление формовочной смеси включает несколько операций: перемешивание компонентов смеси, увлажнение и разрыхление.

Перемешивание осуществляется в смесителях-бегунах с вертикальными или горизонтальными катками. Песок, глину, воду и другие составляющие загружают при помощи дозатора, перемешивание осуществляется под действием катков и плужков, подающих смесь под катки.

Готовая смесь выдерживается в бункерах-отстойниках в течение 2…5 часов, для распределения влаги и образования водных оболочек вокруг глинистых частиц.

Готовую смесь разрыхляют в специальных устройствах и подают на формовку.

^ Стержневая смесь

Стержневые смеси соответствуют условиям технологического процесса изготовления литейных стержней, которые испытывают тепловые и механические воздействия. Они должны иметь боле высокие огнеупорность, газопроницаемость, податливость, легко выбиваться из отливки.

Огнеупорность – способность смеси и формы сопротивляться растяжению или расплавлению под действием температуры расплавленного металла.

Газопроницаемость – способность смеси пропускать через себя газы (песок способствует ее повышению).

В зависимости от способа изготовления стержней смеси разделяют: на смеси с отвердением стержней тепловой сушкой в нагреваемой оснастке; жидкие самотвердеющие; жидкие холоднотвердеющие смеси на синтетических смолах; жидкостекольные смеси, отверждаемые углекислым газом.

Приготовление стержневых смесей осуществляется перемешиванием компонентов в течение 5…12 минут с последующим выстаиванием в бункерах.

В современном литейном производстве изготовление смесей осуществляется на автоматических участках.

Технология литья в песчано-глинистые формы, технико-экономические показатели.

Литье в песчано-глинистые формы является наиболее распространенным способом изготовления деталей, до 60% общего объема чугунных и стальных отливок получают литьем в ПГФ, а для производства крупных отливок это единственный способ. Технологический процесс литья состоит из ряда операций: изготовления модельной оснастки, приготовления формовочных и стержневых смесей, изготовления стержней и полуформ, сборки форм, заливки металла в форму, остывания отливки в форме, выбивки отливки из формы, обрубки литников, выпоров и прибылей, удаления стержней, очистки отливки.

Комплект модельной оснастки включает:

1) модель будущей отливки;

2) один или несколько стержневых ящиков (если отливка имеет полости или отверстия);

3) модели литниковой системы;

4) подмодельная доска или модельная плита соответственно при ручной или машинной формовке;

С помощью модели в литейной форме получают отпечаток наружной поверхности отливки. В стержневых ящиках изготавливают песчаные стержни, с помощью которых получают внутренние полости отливки.

Для серийного производства модельные комплекты изготавливают из твердых пород древесины (клен, бук, береза) а в единичном – из ели или сосны. В крупносерийном (и массовом) производстве используют комплекты из чугуна, алюминиевых сплавов, пластмасс. Обычно модель изготавливают разъемной, что позволяет удалять ее из формы без разрушения отпечатка. С этой же целью вертикальные стенки модели, перпендикулярные плоскости разъема, делают с уклоном от 0,5 до 3˚. Размеры модели по сравнению с размерами детали увеличивают на величину линейной усадки металла отливки и на величину припусков на последующую механическую обработку, предусмотренных нормативами и ГОСТами.
Формовочные и стержневые смеси для изготовления литейных форм и стержней состоят из исходных формовочных материалов и отработанных (бывших в употреблении) смесей. Смеси должны обладать следующими свойствами: огнеупорностью, пластичностью, прочностью, газопроницаемостью, податливостью и непригораемостью.

Огнеупорность позволяет без разрушения выдерживать высокие температуры заливаемого в форму металла. От огнеупорности зависит также состояние поверхности отливки, ее шероховатость.

Пластичность обеспечивает получение четкого отпечатка модели в форме.

Прочность необходима для сохранения формы (без разрушения) при ее транспортировке и заливке металлом.

Газопроницаемость – способность формовочной и особенно стержневой смеси пропускать через стенки выделяющиеся газы из охлаждающегося металла. При недостаточной газопроницаемости возможно образование газовых раковин и пористости в отливке.

Податливость – способность смеси не препятствовать линейной усадке охлаждаемого металла. При недостаточной податливости смеси в горячем металле возможно появление трещин.

Непригораемость – способность смеси не образовывать пригар песка к поверхностям отливки, что затруднит последующую механообработку.

Основные исходные формовочные материалы содержат кварцевый песок и глину. Песок является наполнителем, а глина связующим материалом. Глина улучшает огнеупорность, прочность и пластичность смеси, но снижает газопроницаемость и податливость. Обычно содержание глины в смеси 8-12% по объему.

Для предупреждения пригара в смеси вводят противопригарные добавки: каменноугольную пыль, тальк, графит – которые в виде припыла наносят на поверхность форм для чугунных отливок. При изготовлении стальных отливок на поверхности форм наносят противопригарные краски из маршалита, магнезита, циркона.

Для изготовления стержней в качестве связующего используют жидкое стекло, смолы, оксоль и др. (для мелких отливок), а с целью повышения газопроницаемости и податливости вводят в смесь древесные опилки или торф (до 2-3%), которые при сушке стержня выгорают, образуя поры, способствующие повышению газопроницаемости и податливости.

По характеру применения смеси разделяют на облицовочные, наполнительные и единые.

Облицовочная смесь контактирует с расплавленным металлом и является наиболее нагруженной. При формовке ее наносят на модель слоем 15-20 мм. Приготавливают облицовочную смесь из свежих песка и глины с добавками противопригарных материалов.

Наполнительная смесь насыпается поверх облицовочной. Эту смесь изготавливают из оборотной, переработанной после выбивки опок смеси с добавкой 5-10% свежих песка и глины.

Единые смеси применяют в серийном и массовом производствах при машинной формовке. Приготавливают ее из оборотной смеси с добавкой 50% свежих песка и глины. Долговечность единой смеси достигается применением песка и глины с лучшими свойствами.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 240 ;