Изготовление отливок в песчаных формах

Литье в разовых песчаных формах является основным и наиболее распространенным. Этим способом получают 80-85% всех 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. В почве получают отливки крупногабаритных деталей (станин, колонн, плит и т. п.), более мелкие отливки обычно получают в опочных формах.

Схема технологического процесса изготовления отливок в опочных песчаных формах показана на рис.2.1. Приведем описание операций технологического процесса.

Изготовление модели и модельного комплекта. Модель - приспособление, при помощи которого в формовочной смеси получают отпечаток (полость), соответствующая наружной конфигурации отливки. Модели изготавливают из дерева, пластмасс или металла.

В модельный комплект входят: модельные плиты, служащие для закрепления на них моделей; стержневые ящики для изготовления в них стержней, которые предназначены для получения в отливках отверстий; опоки - металлические рамы, в которых уплотняется формовочная смесь.

Приготовление формовочной и стержневой смеси. Основными компонентами формовочной и стержневой смеси является песок и глина. Для улучшения качестве вводят добавки (жидкое стекло, полимерные материалы, каменноугольную пыль, графит, цемент, сульфитную барду, хромистый железняк, шлак и др.). Состав смесей выбирают в зависимости от массы отливок, от литейного сплава и других факторов.

Рис. 2.1. Схема технологического процесса получения отливок в песчаных формах.

Формовочные и стержневые смеси должны обеспечивать необходимую прочность, огнеупорность, газопроницаемость, податливость и другие свойства формы. Стержневая смесь должна быть более качественной, чем формовочная.

Смеси могут быть сухие и сырые. Сухие смеси подвергаются суше при 250°С, они содержат больше глины, а также добавки дикстрича и нефтепродуктов. Существуют также быстротвердеющие смеси, содержащие доставки жидкого стекла и цемента. Эти смеси сушат и упрочняют путем пропускания СО₂ (10-15 мин). Методы сухой сушки с добавками в литейные формы жидкого стекла сокращают производственный процесс в 2-5 раз, увеличивают съем отливок с 1 м² производственной площади цеха, снижают расходы на транспорт и энергию. После сушки смеси просеивают через сито, смешивают в смесителях в бегунах, испытывают на прочность, газопроницаемость, влажность, податливость и другие качества.

Изготовление форм и стержней выполняют вручную (в единичном и мелкосерийном производстве) и машинным способом (в массовом производстве).

а

б

в

г

д

А

А

А-А

Рис. 2.2. Схема формовки в двух опоках по разъемной модели:

а – деталь; б – модель; в, г – изготовление нижней и верхней полуформ; д – собранная форма; 1 – нижняя опока; 2 – газоотводящие каналы; 3 – нижняя половина модели; 4 – подмодельная плита; 5 – верхняя опока; 7 – верхняя половина модели; 8 – стержневой знак; 9 – выпор; 10 – стержень; 11 – стояк; 12 – чаша; 13 – шлакоуловитель; 14 – питатель.

Ручная формовка литейной форм может производиться в почве (открытая и закрытая), по шаблону и в опоках. Основным способом ручной формовки является формовка в двух опоках по цельной и разъемной модели. Схема операций ручной формовки в двух опоках по разъемной модели показана на рис. 2.2.

Машинная формовка производится с помощью прессовых, встряхивающих и пескодувных машин. Нижнюю и верхнюю части формы обычно изготавливают на двух формовочных машинах, затем устанавливают стержни в нижнюю половину формы и накрывают ее верхней. По способу удаления модели из формы машины бывают со штифтовым подъемом опок, с опускающимися плитами и поворотные.

Изготовление стержней производится в стержневых ящиках или при помощи шаблона. Обычно стержни изготавливают из быстротвердеющих смесей. Для увеличения прочности во внутрь стержня заформовывают металлический каркас, а для увеличения газопроницаемости в стержне прорезают вентиляционные каналы. После сушки стержни калибруют абразивным инструментом.

Процесс изготовления форм составляет 40-60% общей трудоемкости получения отливок.

Сушка форм и стержней производится при 175-325°С (1 час на 25 мм толщины) с целью увеличения их прочности и газопроницаемости. После сушки форму или стержень (горячие) окрашивают противопригарной краской. Проверяют качество и вентиляционные каналы.

Сборка литейной формы, основные ее элементы. После суши, окраски и проверки производят сборку литейной формы. При этом устанавливают и закрепляют стержни, скрепляют верхнюю и нижнюю опоки, устанавливают груз. Литейная форм в сборе и основные элементы показаны на рис.2.2, г. Рассмотрим назначение некоторых элементов формы.

Выпор представляет собой канал, соединяющий самую высо­кую точку отливки с наружной поверхностью верхней опоки. Он служит для удаления газов и паров и по нему контролируют заливку формы металлом. В ряде случаев (для металлов с большой усадкой) в литейной форме предусматривают прибыль, которая компенсирует усадочную раковину.

Литниковая система служит для приема металла и подачи его в форму. Она состоит из литниковой чаши, стояка, шлакоуловителя и питателя. Сечение стояка шлакоуловителя и питателя и количество питателей зависят от веса получаемой отливки и выдираются по расчетным таблицам и нормам.

В зависимости от конструкции и размеров отливки применяют различные типы литников: дождевой, клиновидный (для тонкостенных отливок), многоэтажные и др.

Плавка и заливка металла в форму. В литейных цехах металлургических заводов жидкий металл для отливок используют непосредственно из доменных печей, мар­тенов, конвертеров, электропечей я др.

В чугунолитейных цехах машиностроительных заводов основным плавильными агрегатами являются вагранки, представляющие собой маленькую доменную печь. Шихтой является чушковый чугун ферросплавы, лом, известняк, плавиковый шпат и др. Получаемый
чугун содержит примерно 3,2-3,4%С.

В сталелитейных цехах применяют малые мартеновские печи, электропечи и малые конвертера. Исходным материалом является чугун (из вагранок) с малым содержанием S и Р, а также лом.

Для плавки медных сплавов для отливок применяют электро­печи (дуговые и индукционные). В шихту вводят техническую медь, лом, лигатуры (50%Сu + 50%A l), раскислители (фосфористая брон­за) и флюсы (стекло, NaC l, гипс, бура и др.). Латунь пла­вят под флюсом, при плавке бронзы добавляют древесный уголь.

Для плавки алюминиевых сплавов для отливок применяют электрические тигельные печи (сопротивления, индукционные). Ис­ходные материалы - чушковый алюминий, лом, лигатуры (90%A l +10%Mn). Для предохранения от окисления используют флюсы (NaC l, СаС l, KС l и др.). Рафинируют алюминий хлором, модифицируют – натрием.

Плавку магниевых сплавов для отливок производят в пе­чах электросопротивления в вакууме ели с защитной атмосферой. Воизбежание воспламенения плавку ведут под флюсом (50% MgF₂+50%B₂O₅).

Для плавки тугоплавких соединений на основе Ti, Nb, W, Mo и др. применяют вакуумные печи и печи с защитной атмосферой, е также лазерные и электронно-лучевые печи.

Заливка форм производится из предварительно подогретых ковшей. Температура заливки на 100-200°С больше температурных плавления металла.

Выбивка, обрубка и очистка литья. Выбивку форм и стержней начинают при температуре не более 400-500^оС. Для выбивки применяют вибраторы, встряхивающие решетки я др. Для выбивки стержней применяют перфораторы, гидравлические и пескогидравлические устройства.

Очистка литья заключается в удалении из поверхности отливки пригоревшей формовочной смеси и обрубке литников и заливов. Очистка бывает дробеструйной, дробеметной в барабанах или камерах.

Обрезку заусенцев, литников, выпоров и др. элементов производят обычно газовой, электродуговой резкой или механической обработкой.

Контроль качества отливок. Дефекты литья. Все отливки обязательно подвергаются техническому контролю, при котором выявляют дефекты литья, а также назначают способы их устранения. Существует более 20 видов дефектов литья, основными из них являются.

Газовые поры и раковины, которые образуются в результате плохой газопроницаемости формы, ее влажности, а также недостаточной раскисленности металла и т.д.

Усадочные раковины обычно образуются в утолщенных местах отливки. Причиной усадочных раковин может быть неправильный подвод металла в форму или сильно перегретый расплав.

Песчаные раковины заполнены формовочным материалом. Причиной их является местное разрушение формы в результате слабой набивки ее и неправильной конструкция отливки.

Шлаковые раковины заполнены шлаком, который образуется при использование загрязненной шихты, нераскисленного металла. При неправильной конструкции литниковой системы образуются также шлаковые раковины.

Холодные трещины имеют не окисленную поверхность. Образуются в результате возникновения больших внутренних напряжений при усадке сплава. Для предупреждения трещин в отливках необходимо предусматривать равномерные по толщине стенки, закругления и галтели.

Горячие трещины имеют темную окисленную поверхность, образуются при температуре близкой к температуре затвердевания сплава. Причиной трещин является недостаточная податливость формы и стержня, преждевременная выбивка отливки из формы.

Кроме этих дефектов могут быть пригары, недоливы, спаи, перекосы, коробление и др.

Окончательная обработка отливок состоит в термической, размерной и чистовой обработке.

Дата добавления: 2014-01-07