Milling-master.ru

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

Технология литья в землю

Металлургическая продукция

Определения литья в землю
Определим, какими терминами называют литейную технологию заливки металла в формы на основе песка. Аналогичными считаются формулировки:
— Литье в песчаные формы, смеси;
— Литье в песчано-глинистые формы, смеси;
— Литье в землю.
Все эти термины обозначают одну и туже технологию литья. Применение далее любого из названий, будем считать аналогами.

Литейная продукция

Литье в песчаные формы – метод литья металлов и сплавов, при котором расплавленный металл заливается в форму сделанную из плотно утрамбованного песка. Для связи песчинок между собой, песок смешивают с глиной, водой и другими связующими материалами.
Более 70% всех металлических отливок производится с помощью процесса литья в песчаные формы.
Основные этапы

Есть шесть шагов в этом процессе:
-Поместить модель в опоку с песком, чтобы создать форму.
-В необходимых местах присоединяются литниковая система и выпоры.
-Удалить из опоки модель и соединить полуформы.
-Заполнить полость формы расплавленным металлом.
-Выдержать застывающий металл в опоках согласно технологии.
-Выбить отливку и освободить от литников и выпоров.

Литейные модели

По чертежам и литейным технологиям, разработанных технологом или конструктором, опытный модельщик изготавливает модель детали из дерева, металла или пластмассы или пенополистирола. Металл в процессе охлаждения даёт усадку, и кристаллизация может быть неоднородной из-за неравномерного охлаждения. Таким образом, модель должна быть чуть больше, чем готовая отливка, с применением, так называемого, коэффициента усадки металла. Различные усадочные коэффициенты используются для различных металлов. Модели в процессе формовки оставляют в песке полости-отпечатки в форме, в которые помещают стержень из песка. Такие стержни иногда усиливается проволочной арматурой, которые используются для создания полостей, которые не могут быть сформированы основной моделью, например, внутренние проходы клапанов или места охлаждения в блоках двигателей.
Литниковая система для входа металла в полости формы представляют собой направляющую и включает воронку, литники, которые поддерживают хороший напор жидкого металла, для более равномерного заполнения полости формы. Газ и пар, образующихся при литье выходят через проницаемые пески или через стояки, которые изготавливаются либо в самой модели, или в виде отдельных частей.

Опоки для формовочных материалов
Для формовки используют две или несколько опок. Опоки изготавливаются в виде ящиков, которые могут быть соединены друг с другом и скреплены между собой. Модель утапливается в нижней части опоки вплоть до её самого широкого поперечного сечения. Затем монтируется верхняя часть модели. К нижней части опоки зажимами прикрепляется верхняя и туда добавляется и утрамбовывается формовочная смесь таким образом чтобы она полностью закрывала модель. В необходимых местах устанавливаются литники и выпора. Затем опока половинится и из неё вынимается модель, деревянные литники и выпора.

Охлаждение металла
Для управления кристаллизацией структуры металла, в форму можно поставить металлические пластины, холодильники. Соответственно быстрое локальное охлаждения образует более детальную структуру металла в этих местах. В черной отливке эффект аналогичен закалке металла в кузнице. В других металлах, холодильники могут быть использованы для управления направленной кристаллизации отливки. При управлении способом охлаждения литья можно предотвратить внутренние пустоты или пористость внутри литья.

Производство
Для получения полостей в отливке, например, для охлаждающей жидкости в блоке двигателя и головок цилиндров используются стержни. Обычно стержни для литья ставятся в форму после удаления модели. После сушки опоку с формой устанавливают на литейный плац для заполнения расплавленным металлом, обычно сталь, бронза, латунь, алюминий, магний и цинк. После заполнения жидким металлом опоки не трогают до охлаждения отливки. После выбивки отливки, стержни удаляются из литья. Металл литников и прибылей любым способом должен быть отделен от отливки. Различные термические обработки могут быть использованы для снятия напряжений от первоначального охлаждения и добавить твёрдости в случае закалки в воде или масле. Поверхность литья может быть дополнительно упрочена дробеструйной обработкой, которая добавляет устойчивости к растрескиванию, растягивает и разглаживает шероховатую поверхность.

Разработка технологии
Чтобы было возможным удалить модель не нарушая целостности формовочной смеси все части модели должны быть предварительно рассчитаны технологом и иметь знаковые части для установки стержней. Небольшой уклон должен использоваться на поверхностях, перпендикулярных линии разъема, для того, чтобы была возможность удалить модель из формы. Это требование также распространяется на стержни, так как они должны быть удалены из полостей, которые они образуют. Выпора и стояки должны быть расположены так, чтобы обеспечить оптимальный поток металла в форму и газов из неё для того, чтобы избежать недолива литья.

Способы литья в землю
Различают два способа литья в песчаные формы, первый с использованием «сырого» песка, так называемые сырые формы, а второй метод — жидкостекольный.
Сырые формы
Мокрый песок, используются, чтобы сделать форму в опоке. Название произошло от того, что мокрым песком пользуются в процессе формования. «Сырой песок» – это смесь:
-кремнеземистый песок (SiO2), или хромистые пески (FeCr2O), или циркониевый песок (ZrSiO4), от 75 до 85%, и другие составляющие, включая графит, глину от 5 до 11%, воды от 2 до 4%, других неорганических элементов от 3 до 5%, антрацит до 1%.
Есть много формовочных смесей с глиной, но все они различны по пластичным свойствам смеси, качеству поверхности, а также возможностью применения в литье расплавленного металла в отношении пропускной способности для выхода газов. Графит, как правило, содержится в соотношении не более 5%, он частично сгорает при соприкосновении с расплавленным металлом с образованием и выделением органических газов. Сырые смеси как правило для литья цветных металлов не используются, так как сырые формы приводят к сильному окислению, особенно медного и бронзового литья. Сырые песчаные формы для литья алюминия не используют. Для алюминиевого литья используют более качественные формовочные смеси. Выбор песка для формовки зависит от температуры заливки металла. Температура заливки меди, стали и чугуна выше других металлов, поэтому, глина от воздействия высокой температуры далее не регенерируется. Для заливки чугуна и стали на основе железа как правило, работают с кварцевым песком – он относительно недорог по сравнению с другими песками. Так как глина выгорает, в новую порцию песчаной смеси добавляют новую порцию глины и некоторую часть старого песка. Кремний является нежелательным в песке, т.к. зерна кварцевого песка имеют тенденцию взрываться при воздействии высокой температуры во время заливки формы. Эти частицы находятся во взвешенном состоянии в воздухе, что может привести к силикозу у рабочих. В литейном цехе имеется активная вентиляция для сбора пыли. Мелкие древесные опилки (древесная мука) добавляется, чтобы создать место, при ее выгорании, для зерен песка, когда они расширяются без деформации формы.

Технология ЖСС (жидко-стекольная смесь)

Эта технология состоит в следующем:
в состав формовочной смеси входит прокаленный песок без глины, затем его в специальной емкости перемешивают с жидким стеклом и перемешанной массой заливают модель. Залитую форму накалывают для последующего подвода углекислоты. Опоку накрывают колпаком и подают газ СО2. После чего залитый формовочный состав ЖСС приобретает твердость.
В обоих методах, песчаная смесь остается вокруг модельной оснастки, образуя полости формы для заливки металла. Формовка жидкостекольными смесями позволяет получить две полуформы, которые после затвердевания собирают. Модель удаляется, образуя полость формы. Эту полость заливают жидким металлом. После того, как металл остыл отливки очищают от формовочного состава. Форма из ЖСС полностью разрушается при извлечении отливки.
Точность литья напрямую связана с типом формовочной смеси и формовки. Сырые формы создают на поверхности отливки повышенную шероховатость. Поэтому литье в землю можно сразу отличить от литья по ЖСС и ХТС. Литье в формы из мелкого песка значительно чище и менее шероховато. Технология ЖСС позволяет изготавливать отливки с гладкой поверхности, особенно при использовании пластиковых моделей. В отдельных случаях, например при литье корпусных деталей, можно обойтись даже без механической обработки на больших поверхностях – это позволяет отливать крупногабаритные чугунные блоки цилиндров. Остатки пригоревшей к отливке формовочной смеси удаляются дробеструйной обработкой.
С 1950 года, частично автоматизированные литейные процессы литья были переработаны для полностью автоматизированных производственных линий.

Холодно твердеющая смесь (литье в ХТС)
Использование органических и неорганических связующих, которые укрепляют формы для литья химически связывают песок. Этот тип формовки получил свое название от того, что он не требует просушки, как другие виды песчаной формовки. Литье в ХТС является более точным, чем литье в землю. Размеры форм ХТС меньше, чем при литье в песчаные смеси, но дороже. Таким образом, ХТС используется реже, в тех случаях, когда требуется более качественное литье. Наше предприятие готово поставлять вам отливки по ХТС.

Формовка ХТС
Формы из холодно твердеющей смеси, требуют быстрой формовки, в отличие от песчано-глинистых смесей, т.к. они содержат быстро твердеющие жидкие смолы, ускорители затвердевания и катализаторы. Вместо трамбовки смеси (как при литье в землю), формовочную смесь ХТС заливают в опоку и дожидаются, когда смола затвердеет. Обычно затвердевание происходит при комнатной температуре в течение 20 минут. Литье в ХТС значительно улучшает качество необработанных поверхностей стальной отливки по сравнению с другими технологиями литья в песчаных формах. Обычно для изготовления модельной оснастки по ХТС используют дерево, металл или пластик МДФ. Чаще других формовка холодно твердеющими смесями применяется при литье меди, литье алюминия, углеродистой стали, жаропрочной и нержавеющей стали, а также легированного чугуна, так как значительно снижает вероятность образования литейного брака.

Литье в землю

ЗАО «Литейно-механический завод «Прогресс» производит литье в песчано-глинистые смеси (в землю) массой до 8тн

— Класс размерной точности по ГОСТ 26645-85: 8-14

— Шероховатость поверхности отливок по ГОСТ 2789-73 Ra= 50-100 мкм

— Минимальная толщина стенок 3-6 мм

— Площадь литейного цеха : 480 0 м2

— Производственные мощности: 12 000 т /год

— Плавильные печи, 2шт: ДСП-3М (максимальная загрузка по 5т)

— Линии машинной формовки:

размеры опок в свету — 1050х600х300, 850х680х300, 1050х1050х300, 1200х1600х450, 1600х1600х450

— Ручной плац : 360 м2

— Печи для отжига, 2шт: загрузка – 25т, рабочий размер – ширина 2500, высота 1850, глубина 5500

Читать еще:  Гибка листового металла технология

— Сроки изготовления: модельной оснастки – от 10 дней, отливки — от 5 дней

— Возможно изготовление отливок 3 группы до 6 группы сложности(сложные корпусные тонкостенные детали)

— Наличие собственной лаборатории. Возможно предоставление протоколов:

ультразвуковой дефектоскопии, рентгеноскопии, магнитоскопии, механических испытаний

— Показатели качества: при литье в землю брак менее 5,8%

— Возможна предварительная и чистовая мехобработка (см. возможности по мехобработке)

Сущность и особенности процесса

В разовых песчаных формах производят

80% от всего объема выпуска отливок. Это объясняется универсальностью процесса (широкие технологические возможности процесса обеспечивают получение любых отливок как по массе, так и по роду металла), низкой себестоимостью и сравнительно легкой и быстрой технологической подготовкой производства отливок широкой номенклатуры.

При всех преимуществах сырых форм им свойственны недостатки, в частности, непроизводительная переработка около 70% формовочных смесей, не участвующих в процессах формирования отливок; значительный брак по газовым раковинам, засорам и др. дефектам. Отсюда вытекает задача перехода от обычных к оболочковым, сухим, более прочным формам и стержням.

В настоящее время в литейном производстве применяют свыше 100 различных технологических процессов изготовления стержней и форм, более 40видов связующих материалов, свыше 300 различных противопригарных покрытий и т.д.

Наиболее перспективны процессы, при которых затвердевание стержней, изготовленных из смесей с органическими или неорганическими связующими материалами, происходит в ящиках. Для единичного и серийного производства чаще применяются процессы изготовления стержней из самотвердеющих смесей.

Вместе с этим новые технологические процессы получения песчаных форм стабилизируют и повышают показатели точности, снижают шероховатость поверхности отливок и повышают эффективность их использования.

Весь цикл изготовления отливки состоит из ряда основных и вспомогательных операций, осуществляемых как параллельно, так и последовательно в различных отделениях литейного цеха. Модели, стержневые ящики и другую оснастку изготовляют, как правило, в модельных цехах.

Литейная разовая песчано-глинистая форма (рис1) в большинстве случаев состоит из двух полуформ: верхней 7 и нижней 9, которые получают уплотнением формовочной смеси вокруг соответствующих частей (верхней и нижней) деревянной или металлической модели в специальных рамках — опоках 3 и 5.

Рис. 1. Литейная разовая песчано-глинистая форма:

1 — литниковая система; 2 — полость формы; 3 — нижняя опока; 4 — штырь;5 — верхняя опока; 6 — прибыль; 7 — верхняя полуформа; 8 — стержень; 9 — нижняя полуформа; 10 — знаковая часть стержня.

Модель отличается от отливки увеличенными размерами на величину усадки сплава, наличием формовочных уклонов, облегчающих извлечение модели из формы, наличием плоскости разъема и знаковых частей 10, предназначенных для установки стержня 8, образующего внутреннюю полость (отверстие) в отливке. Стержень изготавливают из смеси, например кварцевого песка, отдельные зерна которого скрепляются при сушке или химическом отверждении специальными крепителями (связующими). В верхней полуформе с помощью соответствующих моделей выполняется воронка, каналы стояка и шлакоуловителя, а в нижней полуформе 9 каналы питателей. В целом воронка и все каналы образуют литниковую систему 1, по которой из разливочного ковша поступает литейный сплав в полость формы 2, и дополнительные полости прибыли 6. Прибыли являются дополнительным резервуаром жидкого расплава, который необходим для питания отливки при усадке металла в процессе его кристаллизации. Прибыли, как правило, устанавливаются над массивными частями отливки.

После уплотнения смеси модели собственно отливки, литниковой системы и прибылей извлекают из полуформ. Затем в нижнюю полуформу 9 устанавливают стержень 8 и накрывают верхней полуформой. Необходимая точность соединения полуформ обеспечивается фиксирующими штырями 4. Перед заливкой сплава во избежание поднятия верхней полуформы жидким расплавом опоки скрепляют друг с другом специальными скобами, или на верхнюю опоку устанавливают груз.

При ручном способе изготовления литейной формы формовка по разъемной модели в двух опоках начинается с изготовления нижней полуформы и производится в такой последовательности:

  1. Нижнюю половину модели (не имеющую центрирующих шипов) кладут плоскостью разъема вниз на подмодельную доску, припыливают модельной пудрой и накрывают нижней опокой (рис2, а).
  2. Через сито просеивают облицовочную смесь, покрывая модель слоем толщиной 15. 20 мм, а остальную часть опоки засыпают с избытком наполнительной формовочной смесью.
  3. Уплотняют смесь ручной трамбовкой.
  4. Линейкой срезают излишки формовочной смеси заподлицо с опокой.
  5. Иглой накалывают вентиляционные каналы (рис2, б).
  6. Набитую опоку переворачивают на 180°.
  7. На нижнюю полумодель устанавливают верхнюю полумодель и припыливают ее.
  8. Плоскость разъема формы посыпают разделительным сухим песком.
  9. На нижнюю опоку по штырям накладывают верхнюю опоку.
  10. Устанавливают модели шлакоуловителя, стояка и выпора.
  11. Просеивают облицовочную смесь, уплотняя ее руками вокруг моделей литниковой системы (рис2, в).
  12. Засыпают верхнюю опоку с избытком наполнительной смесью.
  13. Уплотняют формовочную смесь трамбовкой и линейкой срезают излишки смеси заподлицо с верхней опокой.
  14. Иглой накалывают вентиляционные каналы в верхней полуформе и гладилкой вырезают возле стояка литниковую чашу (рис2, г).
  15. Удаляют из формы модели стояка и выпора (рис2, д).
  16. Снимают верхнюю опоку и переворачивают на 180° (рис2, е).
  17. Кистью смачивают формовочную смесь вокруг полумоделей.
  18. Подъемником полумодели расталкивают в стороны и осторожно удаляют из форм.
  19. В нижней полуформе прорезают питатели.
  20. Форму отделывают, поправляют и выглаживают инструментом.
  21. Устанавливают в нижнюю полуформу готовые стержни по знакам.
  22. Накрывают верхней полуформой (рис2, ж) и нагружают.

Рис. 2. Формовка в двух опоках по неразъемной модели.

Общий вид отливки с литниковой системой показан на рис2, з.

При машинном способе изготовления литейных форм и стержней приме-

няют следующие типы формовочных машин:

  • прессовые с давлением прессования до 5⋅105 Па и более 106 Па;
  • встряхивающие;
  • пескометы;
  • пескодувные;
  • пескострельные;
  • импульсные;
  • вакуумные;
  • специальные (уплотнение формовочной смеси отличается от перечисленных методов).

Выступы и выемки шириной более 25 мм и глубиной свыше 6 мм на мелких и средних отливках выполняют литьем.

Формовочно-литейные уклоны принимают равными от 00 45′ до 20. Значения уклона зависят от высоты части модели, а также от материала модели используемой для изготовления литейной формы. При этом меньшие значение уклона вертикальных поверхностей отливок относятся к высоким и металлическим моделям, большие — к низким и деревянным моделям.

Литье в землю — доступный способ производства отливок

Технология литья в землю

Чтобы получить отливку простой формы с небольшими рельефами, применяют цельные модели. Если нужно получить отливку более сложной конфигурации, то используют разъемные формы. При производстве песчаной формы для литья в землю применяют специальные ящики (опоки), у которых нет дна и крышки. Из них составляют форму, в которую выполняется литье. Опоки, чаще всего, выполняют из чугуна, стали, алюминия, гораздо реже пользуются деревянными.

Для оформления заказа на литье в землю, обратитесь в отдел сбыта по телефонам, указанным на странице «Контакты».

Литье в землю

Литье в землю — это древнейшая технология отливки металлов. Она известна человечеству столько же, сколько и сами металлы — примерно с IV- III тысячелетия до н.э. Льют металл, разумеется, не в чернозем, а в специальную песчано-глиняную смесь.

В доисторические времена первые центры металлургии возникали в местах, где неподалеку находились россыпи самородных металлов и созданные природой грунты, идеально подходившие по своему составу для изготовления форм. Такие центры литья в землю возникли на Крите, в Баварских Альпах и на юге Уральских гор, рядом с известным Каслинским заводом. Уникальные формовочные грунты некоторых месторождений использовались для литейных форм вплоть до нашего времени.

Несмотря на то, что современная металлургическая наука постоянно разрабатывает новые технологии литья и новые материалы для форм и моделей, древнейшая технология литья в землю не уходит во тьму веков, а активно применяется как на небольших производствах и художественных промыслах, так и на больших заводах.

Технология литья в землю

Литье в землю применяется при выплавке большинства металлов — как черных, так и цветных. Исключение составляют металлы, химически активные в обычном либо в нагретом до температуры плавления виде. Для них применяются специальные методы литья в землю и специальные же составы для форм.

Технология литья в землю

Технология литья в землю разбивается на несколько этапов:

  1. изготовление модели
  2. подготовка опоки
  3. формовка земли в опоке
  4. отливка металла
  5. извлечение и обработка получаемой заготовки

Форма используется для литья только один раз. Ее придется разрушить, чтобы извлечь отливку. Однако материал формовочной земли после переработки доступен для повторного использования.

Средневековая технология литья в землю подробно показана в фильме А. Тарковского «Андрей Рублев». Один из героев, Потомственный мастер-литейщик, руководит отливкой бронзового колокола.

Формовочные материалы

Представляют собой смесь особо отобранных песков и глины, доля которой меняется от 2 до 50%. Доля определяется видом литья в землю и назначением земли. Архитектурное и скульптурное литье проводят в формы, содержащие 12-25%, для больших по размерам и отливок долю увеличивают до 25%

Классификация формовочных смесей

Формовочные материалы по назначению делят на:

Располагаются на внутренней поверхности формы и контактируют с жидким расплавом. К ним предъявляются особые требования по термостойкости, возможности противостоять перепадам температур, значительным поверхностным и объемным напряжениям. Облицовочные составы имеют мелкодисперсную структуру для более точной передачи деталей рельефа литья. От них также требуется достаточная пластичность, чтобы покрыть модель и точно повторить ее конфигурацию. Также важна и газопроницаемость.

Изготовление формовочной смеси

Заполняют часть опоки между моделью и стенками. К ним предъявляются другие требования. Их главное назначение –

  • держать форму отливки, перераспределяя механические напряжения при литье и последующем остывании
  • обеспечить выход плавильных газов, просачивающихся сквозь массы смеси.

В случае выхода плавильных газов через литники, верхняя часть отливки будет испорчена. Там образуются пузырьки и более крупные каверны.

Земли для литья в сырую форму используют для отливок несложных по геометрии чугунных деталей. Земли для литья в подсушенную форму применяют при подготовке к высокоточному, а также к художественному литью.

Виды литейных моделей и их свойства

В самом простом случае в качестве модели для литья в землю используют оригинал изделия. Однако при этом благодаря литейной усадке невозможно соблюсти точные размеры отливок.

Обычно же делают модель (или макет) — масштабную копию будущего изделия, увеличенную на значение литейной усадки.

Модель для литья в землю

Читать еще:  Технология металлообрабатывающего производства что это за профессия

Материалы для моделей должны легко формоваться для придания нужной конфигурации и легко обрабатываться для передачи деталей рельефа. Традиционно их изготовляют из дерева, воска, гипса и металлов. Не так давно стали использовать также различные пластики. Печатают их и на 3D-принтерах.

Основные свойства моделей:

  • Прочность — необходима при трамбовке земли, чтобы сохранить конфигурацию изделия и его размеры.
  • Легкость вынимания из формы. Поверхность макета тщательно обрабатывают, покрывают особой смазкой. При сложной конфигурации используют разборную модель.
  • Легкоплавкость и испаряемость (в случае выплавляемых/ выжигаемых моделей)

По сложности конструкции различают следующие виды моделей:

  • Цельные
  • Разъемные
  • С отъемными частями
  • Для пустотелых отливок

Цельные модели

Применяются для несложных изделий, без заметных выступов и впадин. Извлечение такого макета в ходе формовки не вызывает затруднений.

Используются для макетирования простых деталей, а также барельефов, постаментов и других простых художественных отливок.

Разъемные модели

Применяются для литья сложной геометрии, со значительным рельефом поверхности, обычно линия разъема проходит по плоскости симметрии детали. Модели для таких изделий делают из двух и более составляющих, которые формуются в разных опоках. Для литья в землю очень важно, чтобы части макета не сместились друг относительно друга. Для этого при изготовлении подмодели ее снабжают шипами и отвечающими им пазами. Пары пазы-шипы и фиксируют компоненты во время формовки.

Для литья в землю изделий с особо сложной пространственной конфигурацией применяют макеты с отъемными частями. Так, для вазы ручки не дадут извлечь модель из формы. Поэтому их изготовляют из дерева повышенной плотности из двух или более частей. Ручки извлекаются внутрь полости, в начале нижние их части, а за ними — и верхние. Чтобы получить полость в изделие, используют специальную часть формы, называемую стержнем. К материалу для стержней предъявляются особые требования — он каждой стороной прикасается к поверхности отливки, поэтому их делают из прочных сортов дерева. Стержень должен легко выходить из отливки.

Формовочные инструменты

По своему назначению подразделяются на два основных вида

  • Набивочные
    • Подмодельные доски
    • Лопаты и совки для земли
    • Сита
    • Трамбовки: с тупым концом для уплотнения поверхности и с узким концом для мест со сложным рельефом. Применяют также и универсальные пневматические трамбовки со сменным наконечником.

    • Счищалка, или правило — для разравнивания смеси и удаления ее избытков
    • Душники-наколки. Тонкие острые стержни служат для прокалывания в земле тонких газоотводящих канальцев
    • Киянки — используют для сплочения подмоделей и при их выколачивании.
    • Трепало — доска, опирающаяся на края формы. Уплотняет землю в случае применения макетов из малопрочных материалов.
    • Щетки. Чистить поверхность от остатков земли
  • Отделочные
    • Гладилки — для коррекции изъянов
    • Режущие и колющие инструменты
    • Кисти для нанесения покрытий
    • Емкости — ведерки или мешки для хранения и нанесения порошковых покрытий.
  • Свойства формовочных смесей

    Формовочную смесь характеризуют основные свойства:

    • Прочность определяет способность формы сохранять свою конфигурацию
    • Пластичность — важна для способности формы повторять подробности контура и деталей поверхности модели.
    • Газопроницаемость. Крупнозернистые составы легче пропускают газы.
    • Огнеупорность. Материал не должен плавиться или спекаться, ухудшая однородность поверхности отливки
    • Податливость
    • Гомогенность. Однородность смеси гарантирует постоянство ее свойств в пространстве.
    • Теплопроводность. Качественный материал имеет низкую теплопроводность. Это не дает примыкающему к форме слою отливки слишком быстро остывать, ухудшая свои свойства
    • Долговечность особенно важна для многоразовых форм. Для одноразовых форм долговечность означает число циклов повторного использования земли после измельчения и просеивания.

    Свойства формовочных смесей

    Для смесей разных назначений на первый план выходят разные свойства. Так, для облицовочных важны пластичность, огнеупорность и теплопроводность, а для наполнительных важнее прочность и газопроницаемость.

    Виды формовки

    Определяются разновидностью модели и выбранного метода литья.

    По простой модели

    Модель размещают на доске лицевой стороной вверх. Центруют ее относительно опоки. Покрывают облицовочной смесью, позже послойно добавляют наполнительную, тщательно уплотняя каждый слой. В опоку добавляют землю до заполнения. Сняв верхнюю опоку, вынимают макет и создают литниковую систему. Собирают опоки вместе, закрепляют и сушат.

    По разъемной модели

    Способ существенно упрощает технологию и повышает точность изготовления формы для литья. На доску помещают часть макета без шипов, устанавливают нижнюю опоку и формуют землю. По окончании конструкцию переворачивают, присоединяют к макету вторую часть, присоединяют верхнюю опоку и проводят ее набивку.

    С фальшопокой

    При особо сложной геометрии изделия применяю фальшопоку. Она не контактирует с расплавом, а играет роль фигурной подмодельной доски.

    Кусковая

    Применяется при художественном литье, особенно скульптурных композиций. Модель обставляют несколькими независимыми опоками, соприкасающимися своими краями. Иногда отливку делят на относительно простые по конфигурации сегменты, макетируют и льют их независимо, после чего соединяют готовые отливки.

    Шаблонная

    Производится при литье в землю изделий определенной формы. Различают

    • Тела вращения (цилиндрические, конические и эллиптические)
    • Прямоугольные или призматические.

    Формовка земли осуществляется шаблоном соответствующей конфигурации, приводимым в действие мощным шпинделем для тел вращения или двигающимся по специальным направляющим для призматических форм.

    Технология изготовления сырых песчано-глинистых форм

    Сущность метода состоит в изготовлении формы для литья из влажной земли.

    Сырая песчано-глинистая форма

    Сырые песчано-глинистые формы используют для заливки несложных по форме чугунных деталей с низкими требованиями к качеству поверхности. Они недороги, но в них высок риск окисления готового изделия, поэтому для литья из более ценных металлов этот метод не применяется. Содержание глины в таких смесях — от 5 до 12 %, воды- 2-4%, антрацит — менее 1%.

    Технология ЖСС

    Технология жидко-стекольной смеси применяется там, где вдвигаются повышенные требования к качеству поверхности отливки. В состав смеси добавляют жидкое стекло и получившимся составом заливают модель. В опоку вводят углекислый газ, Проходит реакция, и ЖСС приобретает твердость. Требуется получить две полуформы, которые по окончании их твердения и извлечения макета соединяют. Получается оболочка, вокруг которой формируется наполнительная смесь.

    Качество поверхности отливки, соприкасающейся со слоем гладкого стекла, зачастую позволяет обойтись даже без последующей механической обработки. Остатки смеси сбиваются с отливки с помощью дробеструйной установки.

    Холодно твердеющая смесь

    Для укрепления формовочного материала используются химические вещества, связывающие частицы смеси. Этот метод обязан своим наименованием тому, что для схватывания реагентов не требуется нагрев и просушка формы. В смесь добавляются быстро схватывающиеся жидкие смолы, катализаторы и специальные затвердители.

    Литье в ХТС

    Литье в выполненные из ХТС формы отличается повышенной относительно других видов земли точностью и наиболее высоким качеством поверхности. Размеры форм ХТС заметно меньше, чем для литья в землю. Материалы для таких смесей стоят существенно больше.

    ХТС применяется в случае изготовления особо ответственных изделий, использования высококачественно стали, цветных металлов и специальных чугунов.

    Формовка ХТС

    Работа с ХТС, в отличие от земли, требует быстроты — ведь время затвердевания смол с учетом используемых катализаторов и отвердителей составляет от 10 минут до получаса при 20 °С.

    Трамбовка при этом методе не требуется, важно лишь точно расположить модель в опоке и быстро залить тщательно перемешанный и подготовленный состав. Материалы для оснастки обычно применяют такие, как дерево, металл или МДФ.

    Литье в землю.

    Литье в землю является сравнительно простым и экономичным технологическим процессом. Во многих отраслях машиностроения (автомобилестроение, станкостроение, вагоностроение и др.) при массовом производстве отливок чаще всего применяется этот метод. Для изготовления художественных отливок литье в землю используется гораздо реже, главным образом, из-за сравнительно низкого качества поверхности.

    Самый древний способ литья — литье в песчано-глинистые формы, или, как говорят, литье в землю. Однако этот способ, хотя его и считают простым, требует большой предварительной работы.

    Сначала в модельном цехе из дерева или металла делают модель будущей отливки. Она должна быть несколько большего размера, чем отливка, с учетом усадки металла при охлаждении. Модель (как и будущая форма) разъемная и состоит из двух половинок. В землеприготовительном отделении литейного цеха из земли и различных добавок готовят формовочную смесь. Если у отливки должно быть внутреннее отверстие или полость, то необходимо приготовить еще одну смесь — для стержней. Назначение стержней — заполнить те места в форме, которые в детали соответствуют отверстиям или полостям.

    Формовочные и стержневые смеси готовят из специальных песков и глин и связующих материалов — растительных и минеральных масел, искусственной смолы, канифоли и т. д. Готовые смеси поступают к формовщикам, задача которых изготовить литейные формы. Для этого на металлическую плиту (подмодельную доску) ставят одну половину модели разъемом вниз. Затем на плиту ставят металлический ящик без дна (опоку) так, чтобы половина модели оказалась внутри него. Опоку плотно набивают формовочной землей и переворачивают. Теперь половинка модели лежит в опоке разъемом вверх. На эту опоку формовщик ставит еще одну и скрепляет их штырями.

    На половинку модели в нижней опоке ставится вторая половинка так, чтобы края их точно сошлись, Затем формовщик устанавливает в верхнюю опоку два деревянных конуса (на их месте в готовой форме останутся два отверстия для заливки металла и для выхода воздуха и газов) и плотно заполняет ее формовочной смесью.

    Теперь осталось вынуть из земли деревянную модель. Для этого опоки разъединяют и из каждой вынимают половинки модели. В земле остаются четкие отпечатки двух половин детали. Их, а также заранее приготовленный стержень покрывают особой краской, чтобы жидкий металл не «пригорел» — не прилип к стенкам формы. В форму вставляют стержень и прорезают в земле канавку, соединяющую отверстие для заливки металла с полостью формы, литниковый ход. Наконец, верхнюю опоку снова кладут на нижнюю, соединяют их, и форма готова. Когда она немного подсохнет, в нее можно заливать металл. Литье в землю является сравнительно простым и экономичным технологическим процессом. Во многих отраслях машиностроения (автомобилестроение, станкостроение, вагоностроение и др.) при массовом производстве отливок чаще всего применяется этот метод. Для изготовления художественных отливок литье в землю используется гораздо реже, главным образом, из-за сравнительно низкого качества поверхности.

    Схема литья в землю приведена на рис. 4.1.

    Читать еще:  Технология изготовления из металла

    Рис. 4.1. Литьё в земляные формы

    (1 – отливка (получаемая заготовка), 2 – каналы для заливки расплавленного металла, 3 – формовочная смесь, 4 – опока (стальной ящик для формовочной смеси), 5 – линия разъёма литейной формы)

    2. Литьё в кокиль.

    Следующий метод получения заготовок фасонных деталей — кокильное литьё. Отливки получают в металлических формах — кокилях. В отличие от других способов литья в металлические формы, при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести. Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. Процесс кристаллизации сплава ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами. Однако отливки из чугуна из-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующего отжига. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.

    В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45% всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При получении отливок этим методом расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов.

    Схема литья в кокиль приведена на рис. 4.2.

    В кокиле можно получить до нескольких тысяч отливок. Точность получаемых размеров отливки и качество поверхности значительно выше, чем при литье в землю. Недостатком способа является трудоёмкость изготовления самого кокиля. Поэтому, он используется в серийном и массовом производстве, когда стоимость кокиля можно отнести на большое количество получаемых заготовок.

    Рис. 4.2 Литьё в кокиль

    1– полость, 2– детали кокиля, 3 – канал для заливки расплавленного металла, 4 – линия разъёма формы

    3. Литьё по выплавляемым моделям.

    Ещё один способ литья металлов (по выплавляемым моделям) применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например, лопатки турбин и т. п.). Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) изготавливается точная модель изделия и литниковая система. Затем модель окунается в жидкую суспензию на основе связующего и огнеупорного наполнителя.

    На модельный блок наносят суспензию и производят обсыпку, так наносят от 6 до 10 слоёв. С каждым последующим слоем фракция зерна обсыпки меняются для формирования плотной поверхности оболочковой формы. Сушка каждого слоя занимает не менее получаса, для ускорения процесса используют специальные сушильные шкафы, в которые закачивается аммиачный газ. Из сформировавшейся оболочки выплавляют модельный состав: в воде, в модельном составе, выжиганием, паром высокого давления. После сушки и вытопки блок прокаливают для удаления из оболочковой формы веществ, способных к газообразованию. После чего оболочки поступают на заливку. Перед заливкой блоки нагревают. Нагретый блок устанавливают в печь, и разогретый металл заливают в оболочку. Залитый блок охлаждают в термостате или на воздухе. Когда блок полностью охладится, его отправляют на выбивку. Таким образом, получают отливку.

    Преимущества этого способа: возможность изготовления деталей из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью размеров до 11 — 13 квалитета и шероховатостью поверхности Ra 2,5—1,25 мкм, что в ряде случаев устраняет обработку резанием; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей. Литье по выплавляемым моделям используют в условиях единичного (опытного), серийного и массового производства.

    Схема литья по выплавляемым моделям приведена на рис. 4.3.

    Рис. 4.3. Литьё по выплавляемым моделям

    1 – модель, 2 – оболочка, 3 – канал для заливки расплавленного металла

    В силу большого расхода металла и дороговизны процесса литья по выплавляемым моделям обычно метод применяют только для ответственных деталей.

    Кроме перечисленных выше методов литья широкое распространение получили литье под давлением, центробежное литье, литье в оболочковые формы и др.

    С описанием этих методов можно ознакомиться в литературе и интернете.

    Ковка и штамповка

    Существует два способа ковки — свободная ковка и штамповка.

    Свободную ковку производят или ударом на молотах или давлением на прессах. Свободной ковкой получают заготовки от самых маленьких до нескольких сотен тонн.

    Недостатки — низкие производительность и точность.

    Свободную ковку применяют в единичном и мелкосерийном производствах. При серийном и массовом производствах применяют штамповку.

    Штамповка аналогична ковке, но «течение» металла при этом огра­ничено формой — штампом. При этом достигается более высокая производительность, чем при свободной ковке (до нескольких сотен раз) и точность получаемых заготовок.

    Штамповка бывает горячей и холодной.

    Холодной, называют штамповку, осуществляемую при температуре штампуемой заготовки ниже температуры рекристаллизации ее материала.

    Холодную штамповку называют прессованием.

    Пример получения заготовки методом объёмной горячей штамповки показан на рис. 4.4.

    Рис. 4.4. Объёмная горячая штамповка

    1 – части штампа, 2 – полость, которая заполняется штампуемым металлом, 3 – линия разъёма частей штампа

    Прокат

    Производство стального проката на современном металлургическом заводе осуществляется двумя способами. При первом исходным материалом служат слитки (отлитые в изложницы), которые перерабатываются в готовый прокат обычно в 2 стадии. Сначала слитки нагревают и прокатывают на обжимных станах в заготовку. После осмотра заготовки и удаления поверхностных дефектов (закатов, трещин и т.п.) производят повторный нагрев и прокатку готовой продукции на специализированных станах. Размеры и форма сечения заготовки зависят от её назначения: для прокатки листового и полосового металла применяют заготовки прямоугольного сечения шириной 400 — 2500 мм и толщиной 75 — 600 мм, называемые слябами; для сортового металла — заготовки квадратного сечения различных размеров ( до 400х400 мм), а для цельнокатаных труб — круглого сечения диаметром до 350 мм.

    При втором способе прокатка исходной заготовки заменяется непрерывным литьём (разливкой) на специальных машинах. После осмотра и удаления дефектов заготовка, как и при первом способе, поступает на станы для прокатки готовой продукции. Благодаря применению непрерывно-литой заготовки упраздняются слябинги и блюминги, повышается качество проката, устраняются потери на обрезку головной части слитка, доходящие у слитков спокойной стали до 15 — 20%.

    Преимущества применения непрерывно — литой заготовки в производстве проката становятся ещё более значительными при совмещении процессов непрерывного литья и прокатки в одном неразрывном потоке. Для этой цели созданы литейно-прокатные агрегаты, в которых слиток на выходе из кристаллизатора не подвергается разрезке, проходит печь, где выравнивается температура по сечению, и затем поступает в валки прокатного стана. Т. о. осуществляется процесс кристаллизации и прокатки бесконечного слитка, т. е. непрерывное производство проката из жидкого металла. Процесс получил широкое распространение при прокатке цветных металлов; он применяется также для производства стальной заготовки небольших сечений (примерно менее чем 150х150 мм) повышенного качества. Основная трудность в развитии этого процесса состоит в относительно низкой скорости выхода слитка из кристаллизатора, что не позволяет в полной мере использовать производственные возможности непрерывного прокатного стана.

    Прокатка листового металла производится из катаных или непрерывно-литых слябов и только листов толщиной свыше 50 мм — непосредственно из слитков или кованых слябов. В технологический процесс входят следующие основные операции: подача слябов со склада к нагревательным печам; нагрев; подача по рольгангу к рабочей клети стана и прокатка в несколько проходов (пропусков между валками), причём в первые проходы для получения листов требуемой ширины сляб иногда подаётся в валки поперёк или под углом; правка на роликовых правильных машинах; охлаждение на холодильниках; контроль и разметка; обрезка продольных кромок; обрезка концов, разрезка на листы определённой длины; иногда термическая обработка и покраска; отправка на склад готовой продукции.

    Листы толщиной от 4 до 50 мм и плиты толщиной до 350 мм прокатываются на толстолистовых или броневых станах, состоящих из одной или двух рабочих клетей, а листы толщиной от 1,2 до 20 мм — на значительно более производительных непрерывных станах, на которых листы получаются в виде длинных (более 500 м) полос; при выходе из последней клети стана полосы сматываются в рулон. Листы толщиной менее 1,5—3 мм выгоднее прокатывать в холодном состоянии, поэтому дальнейшее уменьшение толщины листа осуществляется обычно на станах холодной прокатки. Для этого рулоны после их получения на непрерывных станах горячей прокатки транспортируются в цех холодной прокатки, где с поверхности металла удаляется окалина (в линии непрерывного травления), затем обрезаются концы и производится стыковка (электрическая контактная сварка) для полной непрерывности дальнейшего процесса. Травленые рулоны разматываются и в несколько проходов обжимаются до требуемой толщины (общее обжатие для низкоуглеродистой стали доходит до 75-90%). Прокатка осуществляется на непрерывных станах, состоящих из 4 или 6 четырёхвалковых клетей, или на одноклетевых реверсивных станах. После холодной прокатки полосу отжигают для устранения наклёпа, затем подвергают дрессировке, правке, резке на листы и упаковке.

    Прокатка сортового металла включает следующие основные операции: нагрев до 1100—1250 °С; подачу нагретой заготовки к рабочим клетям и прокатку в несколько проходов в калибрах, постепенно приближающих сечение исходной заготовки к сечению готового профиля; резку проката на пилах или ножницах на части требуемой длины или сматывание в бунты; охлаждение на холодильниках; правку на роликовых правильных машинах; контроль и отправку на склад готовой продукции.

    Прокатка заготовок деталей машин (штучных изделий) находит широкое применение главным образом в производстве различных тел вращения и профилей переменного сечения: вагонных колёс, осей, бандажей, колец для подшипников качения, шаров, зубчатых колёс, винтов, свёрл и т.д. При этом иногда прокатка используется для выполнения лишь одной операции в комбинации с ковкой или штамповкой.

    С другими методами получения заготовок можно познакомиться в интернете или литературе.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector