Технология изготовления отливок в разовых песчаных формах

П л а н л е к ц и и

1. Модельно-опочная оснастка.

2. Элементы литниковой системы, их взаимное расположение.

3. Технология получения форм в разовых песчано-глинистых формах.

Модельно-опочная оснастка

Под модельно-опочной оснасткой понимают набор элементов, необ- ходимых для образования при формовке рабочей полости литейной формы.

Литейная модель служит для образования в литейной форме отпечат- ка, соответствующего конфигурации и размерам отливки. По конструкции,

 

которая обусловливается удобством формовки, модели подразделяют на не- разъемные и разъемные (рис. 1.1).

а б

Рис. 1.1. Типы моделей: а – неразъемные; б – разъемные

Неразъемные модели (рис. 1.1, а) применяют при получении неслож- ных по конфигурации отливок, преимущественно заформовываемых в одной половине формы. Разъемные модели (рис. 1.1, б) широко используют при производстве отливок более сложной и разнообразной конфигурации, когда модель формуется в двух опоках и более. В единичном и мелкосерийном производстве, когда оформлять выступающие элементы отливок стержнями экономически нецелесообразно, в моделях предусматривают отъемные части, которые остаются на рабочей поверхности формы после извлечения из нее модели, затем извлекают и отъемные части. Крепление отъемных частей на основании модели производят стальными гвоздями или шипами со скосами.

Точное соединение частей разъемных моделей осуществляется с по-

мощью деревянных шипов или металлических дюбелей. Для легкого извле- чения из полуформы боковые поверхности моделей снабжают уклонами. Удобство извлечения модели из полуформы при ручной формовке достигает-

Л е к ц и я 4 Технология изготовления отливок в разовых песчаных формах

ся с помощью металлических приспособлений, закрепляемых на модели, ко- торые называют подъемами.

Подмодельные плиты служат для образования в форме плоскостей разъема. При ручной формовке применяют деревянные подмодельные плиты, склеиваемые из строганных досок, а при машинной – металлические фасон- ные, обычно отливаемые из серого чугуна, служащие основой для монтажа модельных плит.

Модельные плиты применяют при машинной формовке. Модельные плиты представляют собой тщательно обработанные металлические фасон- ные плиты с моделями отливок и элементов литниковых систем, а также двумя штырями, предназначенными для фиксации устанавливаемых опок.

К опочной оснастке относят опоки, штыри, крепежные приспособле- ния, литейные жакеты и подопочные плиты.

Опоки (рис. 1.2) представляют собой жесткие металлические рамки, служащие для набивки и удержания смеси при изготовлении литейных форм, удобства их транспортирования на участки заливки и выбивки. Опока прида- ет форме повышенную прочность, необходимую для противодействия давле- нию заливаемого в нее литейного расплава.

Рис. 1.2. Опоки: 1 – штыри; 2 – ручки; 3 – ребра; 4 – подопочная плита; 5 – ушки

Размеры опок регламентируются ГОСТами и колеблются в пределах (в свету) от 500×400 до 3 000×2 500 мм при диапазоне высот 150–1 500 мм. По конфигурации опоки подразделяют на прямоугольные, круглые и фасон- ные; в зависимости от размеров и массы – на ручные и крановые.

Крепежные приспособления предназначены для надежного соедине- ния полуформ при подготовке формы к заливке, что предупреждает вытека- ние заливаемого расплава по плоскости ее разъема.

Подопочные плиты предназначены для установки на них готовых ли- тейных форм, направляемых от формовочных машин на заливку и выбивку с

помощью напольного тележечного конвейера в условиях массового и круп-

носерийного производства.

Л е к ц и я 4 Технология изготовления отливок в разовых песчаных формах

Элементы литниковой системы, их взаимное расположение

Литниковой системой называют совокупность каналов и элементов литейной формы, служащих для подвода расплавленного металла в рабочую полость формы, обеспечения благоприятных условий ее заполнения, а также питания отливки при затвердевании.

Основные элементы литниковой системы представлены на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Элементы литниковой системы: 1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатели; 5 – выпор; 6 – зумпф; 7 – полость фор мы; 8 – воронка

Каждый из элементов литниковой системы имеет свое назначение, неправильное изготовление его может стать причиной брака отливки. Поэто- му при серийном производстве отливок выгоднее применять заранее изго- товленные модели литниковой системы, имеющие расчетную площадь и правильный профиль.

Литниковая чаша и воронка являются резервуарами, служащими для приема металла из разливочного устройства и подачи его через стояк и дру-

гие элементы литниковой системы в рабочую полость формы.

В небольших формах верхняя часть стояка заканчивается небольшой воронкой, выполняющей роль чаши. Литниковая воронка обычно имеет

форму усеченного конуса, расширяющегося вверх, что облегчает при заливке попадание в нее струи металла.

Стояк представляет собой вертикальный (реже наклонный) прямой или изогнутый канал, служащий для подачи расплава из литниковой чаши (или воронки) к другим элементам литниковой системы: зумпфу, шлакоуло- вителям, питателям. Для удобства удаления из формы стояки делают кониче-

скими, расширяющимися к верху.

Зумпф выполняется в конце стояка в виде полусферы и служит для смягчения удара падающей струи расплава, уменьшения разбрызгивания его, плавного изменения направления движения потока.

Шлакоуловитель – элемент литниковой системы для задерживания

шлака, кусочков формовочной смеси и для подвода расплавленного металла

Л е к ц и я 4 Технология изготовления отливок в разовых песчаных формах

из стояка к питателям. Частицы шлака, попадая с металлом в шлакоулови- тель, расположенный выше питателей, всплывают и остаются в нем, не про- никая в полость формы.

Питатель – элемент литниковой системы для подвода расплавленно- го металла в полость литейной формы. Питатели чаще всего располагают в нижней полуформе под шлакоуловителем.

Выпор – элемент литниковой системы для вывода газов из формы при заливке, контроля заполнения формы расплавленным металлом, питания от- ливки в момент ее затвердевания, смягчения удара струи металла в верхнюю стенку полости формы в конце ее заливки, для слива холодного металла из верхней части полости формы.

Прибыль. Во время усадки металла в форме в стенках отливки могут образовываться усадочные раковины, которые возникают там, где металл долгое время остается в жидком состоянии, т.е. в толстых сечениях отливки. В тонких сечениях отливки раковины образоваться не могут, потому что возни- кающая в процессе затвердевания усадка компенсируется металлом из сосед- них, более толстых сечений отливки, находящихся еще в жидком состоянии.

Если во время затвердевания отливки в то место, где происходит об- разование усадочной раковины, своевременно добавлять жидкий металл – питать отливку, то усадочной раковины в отливке не будет. Подобный прием в производстве отливок используется как средство борьбы с усадочными ра- ковинами. Питание отливки в момент ее усадки осуществляется за счет жид- кого металла элемента литниковой системы, устраиваемого в форме над той частью отливки, где возможно образование раковины. Такую полость в фор- ме называют прибылью. Прибыль может питать отливку лишь в том случае, если металл в ней в момент образования раковины в отливке еще жидкий и затвердевает после питаемого узла, т.е. прибыль должна быть больше той части отливки, которую она питает.

Типы литниковых системы. Различают несколько характерных спо- собов подвода литниковой системы (рис. 1.4).

При сифонной заливке литники подводят к нижней части отливки.

Сифонная заливка обеспечивает спокойное заполнение полости формы без разбрызгивания. Однако пока расплав достигает верхней части формы, он успевает остыть, что ухудшает питание отливки из прибылей и может при- вести к появлению раковин в отливке.

При заливке сверху через литник, подведенный к верхней части отлив- ки, форма заполняется в направлении, противоположном направлению выхо- да газов, вследствие чего часть газов может попасть в отливку. Кроме того, расплав, падая на дно формы, разбрызгивается, сильнее окисляется и может размыть форму в местах падения. Преимуществом заливки сверху является поступление горячего металла в верхнюю часть отливки и в прибыль.

Л е к ц и я 4 Технология изготовления отливок в разовых песчаных формах

 

 

а б в

 

 

 

г д е ж

Рис. 1.4. Подвод металла к отливке: а – сифонная заливка; б – заливка сверху; в

– заливка в середину отливки; г – ступенчатая расширяющаяся литниковая система; д – ступенчатая сужающаяся литниковая система; е – заливка через несколько самостоятельных литников; ж – сифонная ступенчатая литниковая система

Для заливки в середину литники подводят к середине отливки, на уровне 1/2 ее высоты. В этом случае нижняя часть отливки заполняется как при заливке сверху, а верхняя – как при заливке снизу. Практикуется и за- полнение литейной формы через несколько литников. Например, использует- ся расширяющаяся ступенчатая литниковая система, суммарная площадь поперечного сечения литников которой больше площади поперечного сече- ния стояка, благодаря чему жидкий металл, поднявшись до среднего уровня, вновь поступает в стояк. Возникает циркуляция, показанная стрелками. Об- ратное движение имеет место, если ступенчатая система запертая.

Ступенчатая литниковая система может быть разделена на несколько отдельных стояков, заполнение которых происходит в соответствующем поряд- ке.

Сифонная заливка металла через ступенчатую литниковую систему обеспечивает благоприятное распределение температуры в отливке.

Технология получения отливок в разовых песчано-глинистых формах

Общая схема технологического процесса изготовления отливок в пес-

чаных формах представлена на рис. 1.5.

Л е к ц и я 4 Технология изготовления отливок в разовых песчаных формах

Подготовка формовочных и стержневых материалов

Подготовка шихтовых материалов

Приготовление формовочной смеси

Приготовление стержневой смеси

Контроль смесей

Изготовление

Приготовление металла

Изготовление форм

стержней

Сушка стержней

Контроль металла

Сборка форм

Склад стержней

Заливка форм

Охлаждение форм

Отделение форм от опок

Отделение формовочной смеси от отливок

Отделение стержневой

смеси от отливок Обрубка

Зачистка

Очистка

Контроль

Брак

Правка, исправление

дефектов Окраска Склад

Рис. 1.5. Общая схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных разовых формах

В литейном производстве роль основного инструмента для изготовле- ния отливок выполняет литейная форма. Она представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавлен- ным металлом формируется отливка.

Л е к ц и я 4 Технология изготовления отливок в разовых песчаных формах

Распространенность способа литья в песчаные формы связана с его дешевизной, применением для изготовления отливок различных сплавов – легких и тяжелых, цветных, чугунов и сталей, а также со сравнительно невы- сокими затратами на оснастку и приспособления.

Изготовление отливок в разовых песчаных формах наряду со многими достоинствами обладает и рядом недостатков. Для получения каждой отлив- ки необходимо выполнить ряд трудоемких, даже в условиях механизирован- ного производства, операций. При заливке песчаных форм расплавом и ох- лаждении в них отливок происходят процессы испарения влаги и выгорания связующих, при формовке и выбивке отливок неизбежно образование пыли, что вызывает необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасно- сти и охране окружающей среды. Сами формы значительно подвержены сило- вому, тепловому и химическому воздействию заливаемого расплава, нередко приводящему к снижению размерной точности отливок и образованию на их поверхности трудноудаляемой корки пригара, состоящей из приварившегося формовочного материала и продуктов его взаимодействия с расплавом.

Контрольные вопросы и задания

1. Какая оснастка используется при изготовлении разовых песчано- глинистых форм?

2. Для чего служит литейная модель?

3. Как классифицируют литейные модели?

4. Какие технологические операции необходимо выполнить при фор-

мовке?

5. В чем отличие формовки по неразъемной и разъемной моделям?

6. Что такое литниковая система?

7. Какие элементы литниковой системы вы знаете?

8. Расскажите о назначении каждого элемента литниковой системы.

9. Каково назначение прибыли?

10. Каково назначение выпора?

11. Какие дефекты возможны в отливках из-за избытка влаги в смеси?

12. Перечислите способы подвода литниковой системы к полости

формы.

13. Назовите достоинства и недостатки способа литья в разовые формы.

Л е к ц и я 5

Дата добавления: 2014-11-25