Характеристика литейного производства

окисленную поверхность. Склонность сплавов к образованию горячих  трещин

увеличивается при наличии неметаллических  включений, газов (водорода,

кислорода), серы и других примесей.

     Холодные трещины возникают в области упругих деформаций, когда сплав

полностью затвердел. Тонкие части  отливки охлаждаются и сокращаются быстрее,

чем толстые. В результате в отливке  образуются напряжения, которые и  вызывают

появление трещин. Холодные трещины  чаще всего образуются в тонкостенных

отливках сложной конфигурации и тем больше, чем выше упругие  свойства сплава,

чем значительнее его усадка при  пониженных температурах и чем ниже его

теплопроводность.

     Коробление — изменение формы и размеров отливки под влиянием внутренних

напряжений, возникающих при охлаждении.

    

III. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК В ПЕСЧАНЫХ  ФОРМАХ

 

МОДЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКТ

 

     Модельный комплект — это совокупность технологической оснастки и

приспособлений, необходимых для  образования в форме полости, соответствующей

контурам отливки. В модельный  комплект включают модели, модельные  плиты,-

стержневые ящики,. модели элементов  литниковой системы и другие приспособления.

     Литейная модель (рис. 3, а) - приспособление, при помощи которого

в литейной форме получают полость  с формой и размерами близкими к конфигурации

получаемой отливки. Литейные модели бывают неразъемными, разъемными, с

отъемными частями

и др.

     Модельная плита (рис. 3, б) — металлическая плита с закрепленными

на ней моделями и элементами литниковой системы. Ее применяют, как  правило, при

машинной формовке.

     Стержневой ящик (рис. 3, в) — приспособление, служащее для

изготовления стержней. Стержневые ящики бывают цельными, разъемными,

вытряхными и др.

а)                                                     б)

Рис. 3. Литейная модель (а), модельная  плита (б) и стержневой ящик (в)

для корпуса вентиля:

/ — центрирующие шипы; 2 — стержневые знаки; 3 — центрирующие

штыри; 4 —.металлическая плита; 5 — модели отливок; 6 — модели

элементов литниковой системы

Рис. 4. Чертежи детали (а) и литейно-модельных  указаний (б) для корпуса вентиля.

     Припуск на механическую обработку 1  — слой металла, удаляемый в процессе

механической обработки отливки с ее обрабатываемых поверхностей для

обеспечения заданной

геометрической точности и качества поверхности детали.

     Формовочные уклоны  4 служат для удобства извлечения модели из формы без

ее разрушения и для свободного удаления стержня из стержневого ящика. Уклоны

выполняют в направлении извлечения модели из формы.

     Галтели 5 — скругления внутренних углов поверхностей модели.

Галтели облегчают извлечение модели из формы, предотвращают появление  трещин и

усадочных раковин в отливке.

Конфигурация стержневых знаков и  их размеры должны обеспечивать легкую

установку стержней в форму и  их устойчивость. С этой целью предусматривают

специальные замки. Припуски на механическую обработку, формовочные уклоны,

галтели, размеры стержневых знаков регламентированы ГОСТами.

Модели и стержневые ящики для  единичного и серийного производства изготовляют

деревянными, а для массового  производства—  из чугуна, алюминиевых  сплавов,

пластмассы.

    

ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВЫЕ СМЕСИ

 

     Формовочные материалы — это совокупность природных и искусственных

материалов, используемых для приготовления  формовочных и стержневых смесей. В

качестве исходных материалов используют формовочные кварцевые пески  и литейные

формовочные глины. Глины обладают связующей способностью и термохимической

устойчивостью, что позволяет получать отливки без пригара.

     Формовочная смесь — это многокомпонентная смесь формовочных материалов,

соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм.

Формовочные смеси по характеру  использования разделяют на облицовочные,

наполнительные и единые.

     Облицовочная смесь — это формовочная смесь, используемая для

изготовления рабочего слоя формы. Такие смеси содержат повышенное количество

исходных формовочных материалов (песка и глины) и имеют высокие

физико-механические свойства.

     Наполнительная смесь — это формовочная смесь для наполнения формы после

нанесения на модель облицовочной смеси. Поэтому ее приготовляют путем

переработки оборотной смеси с  малым количеством исходных формовочных  материалов

(песка в глины). Облицовочные  и наполнительные формовочные  смеси используют

при изготовлении крупных и сложных  отливок.

     Единая смесь — это формовочная смесь, применяемая одновременно в качестве

облицовочной и наполнительной смеси. Такие смеси применяют при машинной

формовке и на автоматических линиях в серийном и массовом производствах. Единые

смеси приготовляют из наиболее огнеупорных  песков и глин с наибольшей связующей

способностью, чтобы обеспечить их долговечность.

Формовочные смеси должны иметь  высокую огнеупорность, достаточную прочность

и газопроницаемость, пластичность, податливость и т. д.

     Огнеупорность — способность смеси и формы сопротивляться размягчению или

расплавлению под воздействием температуры расплавленного металла. Чем крупнее

песок, тем меньше в нем примесей и пыли и чем больше кремнезема, тем более

огнеупорна смесь. При низкой огнеупорности  на поверхности отливки образуется

пригар - прочное соединение формовочной  или стержневой смеси с поверхностью

отливки.

     Прочность — способность материала формы не разрушаться при извлечении

модели из формы, транспортировании  и заливке форм. Прочность формовочной  смеси

увеличивается с увеличением содержания глины, с уменьшением размеров зерен

песка, плотности.

     Газопроницаемость — способность смеси пропускать через себя газы.

Газопроницаемость тем выше, чем  больше песка в формовочной смеси  и чем он

крупнее, а также чем меньше содержание глины в формовочной смеси.

     Пластичность — способность деформироваться без разрушения и точно

воспроизводить отпечаток модели.

     Податливость — способность формы или стержня сжиматься при усадке отливки.

     Стержневая смесь — это многокомпонентная смесь формовочных материалов,

соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных

стержней. Стержни при заливке  расплавленного металла испытывают значительные

тепловые и механические воздействия по сравнению с формой, поэтому стержневые

смеси должны иметь более высокую  огнеупорность, газопроницаемость,

податливость, малую газотворную способность, легко выбиваться из отливок и т.

д.

Жидкостекольные смеси, используемые для изготовления литейных стержней и

литейных форм, приготовляют из кварцевых  песков с содержанием не более 3,5 %

глины, связующего материала — жидкого стекла с добавкой 10 %-ного раствора

едкого

натра. Отверждение смеси осуществляется продувкой углекислым газом.

Холоднотвердеющие смеси (ХТС), используемые для стержней, приготовляют из

кварцевого песка, связующих материалов — карбамидофурановых,

фенолоформальдегидных  смол и  др. В качестве катализаторов применяют

ортофосфорную или азотную кислоту и ее соли. Продолжительность отверждения

смесей составляет 1—20 мин.

                            ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ                           

     Литниковая система — это система каналов, через которые расплавленный

металл подводят в полость формы. Литниковая система должна обеспечивать

заполнение литейной формы с  необходимой скоростью, задержание шлака и других

неметаллических включений, выход  паров и газов из полости формы, непрерывную %

подачу расплавленного металла  к затвердевающей отливке.

СБОРКА И ЗАЛИВКА ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ. ОХЛАЖДЕНИЕ, ВЫБИВКА И ОЧИСТКА  ОТЛИВОК.

     Сборка литейных форм начинается с установки нижней полуформы 1 на

заливочную площадку или тележку  конвейера (рис.5, а). Затем в

последовательности, указанной в  технологической карте или на сборочном

чертеже, устанавливают стержень / (рис. 5, б) и стержень //,

после этого нижнюю полуформу по центрирующим штырям 3 накрывают верхней

полуформой 2 (рис. 5, в}. Устойчивое положение стержней

обеспечивается стержневыми знаками, Верхнюю полуформу с нижней скрепляют

болтами, скобами или накладывают  груз.

     Заливка литейных форм—процесс заполнения полости литейной формы

расплавленным металлом из чайниковых (рис. 6, а), барабанных (рис. 6, б)

и других ковшей. 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.

На рис. 7 приведена схема автоматической заливочной установки для заливки

серого чугуна в формы, в которой  раздаточное устройство 7, имеет  кольцевой

индуктор 6 для подогрева и перемешивания расплавленного металла и

герметичную крышку 2. Через канал 7 в раздаточное устройство периодически

заливают чугун из ковша 8. Для выдачи дозы над зеркалом расплава

создают давление, благодаря которому уровень металла в каналах 7 и 3

поднимается, и он через отверстие 4 в раздаточном носке поступает в

форму 5. Расходом управляют, изменяя давление газа на зеркало расплавленного

металла.

Рис. 5. Последовательность операций сборки литейной формы.

Рис. 6. Чайниковый (а) и барабанный (б) разливочные ковши.

Рис. 7. Установка для автоматизации  заливки литейных форм.

     Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продолжается до

температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме

несколько минут, а толстостенные (массой 50—60 т) — 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 др. 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.

     Обрубка отливок—процесс удаления с отливки прибылей» литников, выпоров и

заливов (облоев) по месту сопряжения полуформ. Обрубку производят

пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой и на

прессах. 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 идробеметных камерах,, химической или электрохимической

обработкой и другими способами.

На рис. 8 показана схема поточной линии очистки отливок. Отливки 1

конвейером 2 подаются на решетку 3 для удаления смеси, Затем они

во вращающемся барабане 4 очищаются от песка. Горелая смесь из барабана

удаляется через отверстия. Из барабана отливки конвейером 5 подаются в

дробеметный барабан 6, в котором струёй металлической дроби, подаваемой

вращающейся дробеметной головкой 7, осуществляется окончательная очистка.

После чего отливкя ленточным конвейером 8 подаются к обдирочным станкам

9 для зачистки заливов, мест установки питателей и т. д.

                   Рис. 8. Поточная линия для очистки  отливок.                  

    

IV. ИЗГОТОВЛЕНИЕ  ОТЛИВОК СПЕЦИАЛЬНЫМИ СПОСОБАМИ  ЛИТЬЯ

 

Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок,

полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяет  требованиям

современной техники. Поэтому быстрыми темпами развиваются специальные  способы

литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, кокильное, под