Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы в равной степени используется для производства отливок и стержней.

Отливки – коленчатые валы, ребристые цилиндры, корпуса электродвигателей, токарных патронов и т.п.

Наибольшие размеры – до 950 мм, масса – до 200 кг.

Основными преимуществами процесса по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы являются меньшая шероховатость и большая точность, значительное сокращение объемов перерабатываемых и транспортируемых формовочных материалов, возможность быстрой организации производства на небольших площадях при меньших первоначальных капитальных затратах. Однако при этом следует иметь в виду, что оболочковые формы, полученные свободной засыпкой смеси, обладают значительной пористостью. Поэтому при капоре свыше 200 мм и заливке перегретым металлом нижние части отливок могут иметь некачественную поверхность. Точность размеров отливок, расположенных в одной полуформе, соответствует 1 классу точности по ГОСТ 1855-55, а размеров, пересекающих линию разъема, - 2 классу.

Факторами, ограничивающими это производство, являются: сравнительно высокая стоимость связующих материалов и модельной оснастки, отсутствие налаженного централизованного производства плакированных песков и комплекса оборудования для механизации процесса. Следует учитывать также необходимость в надежной и интенсивной вентиляции помещений вследствие выделения ряда токсичных веществ при смесеприготовлении, изготовлении, заливке и выбивке форм.

Принципы конструирования отливок обычные, однако следует учитывать возможность заливки оболочковых форм как при горизонтальном, так и при вертикальном положении плоскости разъема. Литые отверстия диаметром от 8 мм в стенках толщиной 10-12 мм можно получать без стержней. Отливки при этом способе получают с минимальной толщиной стенок и ребер (до 1,5-2 мм), однако сама конструкция отливки должна обеспечивать удобство рассредоточенного подвода нужного количества металла к этим сечениям.

Пески, применяемые для изготовления смесей, в основном, те же, что и при процессе по горячим ящикам. Связующими материалами являются фенолоформальдегидные смолы.

Смеси, применяемые для оболочковых форм и стержней, характеризуются высокой текучестью в холодном состоянии; при нагреве они сначала размягчаются, а затем быстро и необратимо отверждаются. Песчано-смоляные смеси могут быть механическими и плакированными; в первых смола в виде мелких зерен, вкрапленных между крупными зернами песка, во вторых она покрывает поверхность зерен тонкой пленкой. Отсутствие связей между компонентами является причиной того, что механические смеси не могут быть использованы при пескодувных и пескострельных процессах, а также не могут быть переданы пневмотранспортом. Поэтому, несмотря на простоту приготовления, механические смеси вытесняются плакированными.

Процесс формовки начинается с изготовления двух полуформ, которые после установки стержней и соединения между собой образуют оболочковую форму. Рабочие поверхности плит, моделей и стержневых ящиков должны регулярно (через 500-1500 съемов) очищаться от нагара инструментом из мягкого металла. Для предотвращения прилипания отвержденных полуформ и стержней оснастка покрывается с помощью пульверизатора разделительными составами.

Основными операциями процесса изготовления оболочковых форм являются нанесение смеси на нагретую модельную плиту (формирование), отверждение и съем готовой полуформы. Процессы изготовления полуформ разделяют по способам нанесения и одновременного уплотнения смеси.

1) Свободная засыпка (иногда дополняется вибрацией) с помощью бункеров поворотного или стационарного – формирование 15÷50 сек. при tºС модельных плит 180÷240ºС; отверждение 90-270 сек. в печах при 350-450ºС. Применяется в серийном и крупносерийном производстве с большой номенклатурой изделий. Производительность машин, в основном, 20÷40 циклов в час. Количество одновременно установленных плит 2 и 4 (есть 10 и Q = 90 ц/час).

2) Принудительное нанесение с помощью пескодувного или пескострельного устройства в зазор между модельной и контурной плитами (время формирования 1÷2 сек.). То же с последующей подпрессовкой (время 4÷6 сек.). Отверждение 90÷180 сек. в печах при 350÷350ºС. Температура модельных плит 180-240ºС, контурных 40-50ºС. Применяется в массовом производстве с малой номенклатурой отливок, возможно получение двухсторонних элементов стопочных форм. Производительность машин 50 циклов в час при 4-х плитах и 100 циклов – при 8 плитах.

3) Дозированная свободная засыпка с последующим прессованием и отверждением между нагретыми модельной и контурной плитами. Время формирования 15 сек., отверждения – 120-180 сек. Температура обеих плит 180÷240ºС. Применяется в условиях (см. 2).

Оболочковые стержни обычно применяются (оболочковые стержни могут применяться и для обычных форм) тогда, когда их преобладающая толщина больше 50 мм. Для их изготовления нагретый стержневой ящик наполняется песчано-смоляной смесью, которая выдерживается в нем до образования на стенках оболочки нужной толщины. При повороте ящика непрогретая смесь высыпается через одно или несколько знаковых отверстий, стержень отверждается нагревом и после раскрытия ящика извлекается. Заполнение ящиков простой конфигурации производится свободной засыпкой, более сложной – пескодувным и пескострельным способами, круглые – центробежным способом. Распространены также способы получения полых стержней с помощью вытяжного вкладыша или путем склеивания двух половин.

Как правило, оболочковые стержни получают в ящиках с одной плоскостью разъема. Толщина стенок 8÷20 мм. Открытые знаковые части готовых стержней заделываются любой смесью, твердеющей на воздухе. В случае необходимости при толстостенном литье (толщина >25÷30 мм) полости стержней засыпаются дробью или песком.

Сборка оболочковых форм состоит из операций постановки стержней, склеивания полуформ и обжатия собранной формы при t 140-150ºС.

Формы размером до 300х500 мм и металлоемкостью до 15 кг при толщине стенки не более 25 мм можно заливать без опорного материала. В остальных случаях перед заливкой оболочковые формы засыпают опорным материалом, чаще всего чугунной дробью Ø 4-5 мм.

Комплексная механизация производства литья в оболочковые формы весьма эффективна при годовых объемах выпуска литья 5000 тонн и более.

§ Изготовление форм и стержней,

Дата добавления: 2014-01-07