Общая характеристика технологического процесса литья

Технологические процессы литья

Методические указания к выполнению
лабораторных работ по курсу ТПМП

Москва, 2001 г

УДК 621. ________________

Технологические процессы литья: Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу ТПМП /Составители ПавловВ.В., Орловский Э.П., Пожидаев М.В., Журавлёва Л.Н., Ягужинский В.Г., Иванов Г.Н., Переверзев Е.А., Ращупкина О.П. / -М: МГТУ "СТАНКИН", 2002- 50с.

В методических указаниях приводятся сведения по основным технологическим процессам литья, порядок выполнения лабораторных работ, требования к оформлению отчёта и индивидуального задания.

Предназначены для обеспечения необходимого уровня подготовки студентов всех специальностей, изучающих курс " Технологические процессы машиностроительного производства" (ТПМП) и выполнения лабораторных работ по технологическим процессам литья.

Илл. 48. Табл. 1, Библ. 19 назв.

Составители: д.т.н. профессор Павлов В.В., к.т.н. Орловский Э.П., к.т.н. Журавлева Л.Н., инж. Ягужинский В.Г., инж. Иванов Г.Н., инж. Переверзев Е.А., инж. Ращупкина О.П.

Утверждено кафедрой " Технологическое проектирование ".

Протокол № ……от……

ã МГТУ "СТАНКИН", 2001

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение..................................................................................................................................................... 4

1 Общая характеристика технологического процесса литья................................................................ 4

1.1 Сущность процесса литья............................................................................................................ 6

1.2 Схема литейного производства..................................................................................................... 6

1.3 Классификация литейных форм................................................................................................... 15

1.4 Классификация процессов литья.................................................................................................. 16

1.5 Чертёж отливки.......................................................................................................................... 16

2 Технологический процесс литья в песчано-глинистые формы......................................................... 20

2.1 Устройство песчаной формы...................................................................................................... 20

2.2 Схема технологического процесса............................................................................................... 26

2.3 Технологическая оснастка........................................................................................................... 26

2.4 Плавка металла, заливка форм, затвердевание и охлаждение отливки в форме........................ 32

2.5 Технологический процесс изготовления песчано - глинистой формы........................................ 32

2.6 Выбивка отливок из формы......................................................................................................... 39

2.7 Финишная обработка.................................................................................................................... 39

2.8 Достоинства и недостатки процесса литья в песчано-глинистые формы................................ 44

3 Специальные способы литья............................................................................................................. 44

3.1 Литьё по выплавляемым моделям............................................................................................... 44

3.2 Литье в оболочковые формы....................................................................................................... 53

3.3 Литье в металлические формы (в кокиль)................................................................................... 62

3.4 Литье под давлением................................................................................................................... 69

3.5 Центробежное литьё................................................................................................................... 77

Приложение 1 Порядок выполнения лабораторной работы...................................................... 85

Приложение 2 Рекомендации по разработке чертежа отливки и эскизов литейных форм для различных способов литья................................................................................................................. 87

1 Разработка чертежа отливки.............................................................................................................. 87

2 Разработка эскиза песчано-глинистой формы.................................................................................. 87

2.1 Определение расположения отливки в форме.............................................................................. 87

2.2 Определение количества и геометрической формы литейных стержней................................... 88

2.3 Расположение отливок в форме................................................................................................... 89

2.4 Разработка схемы литниковой системы..................................................................................... 89

3 Эскизы форм для специальных видов литья...................................................................................... 90

3.1 Форма для литья по выплавляемым моделям............................................................................... 90

3.2 Оболочковая форма...................................................................................................................... 90

3.3 Металлическая форма (кокиль).................................................................................................... 90

3.4 Форма для литья под давлением.................................................................................................. 90

3.5 Форма для центробежного литья................................................................................................. 95

Приложение 3 Требования к оформлению отчета по лабораторной работе....................... 97

Список литературы................................................................................................................................ 99

Введение

Настоящие методические указания предназначены для обеспечения необходимого уровня теоретической подготовки студентов при изучении курса "Технологические процессы машиностроительного производства" (ТПМП) и, в частности, технологических процессов литья.

В методических указаниях дана общая характеристика технологических процессов литья, классификация литейных форм и процессов литья, устройство песчаной формы, описаны особенности ручной и машинной формовки, приведены основные технологические данные по наиболее широко применяемым специальным видам литья - по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в металлические формы, под давлением, центробежного.

Сущность процесса литья

Технологический процесс литья - это способ получения заготовок или деталей посредством заливки расплавленного металла в рабочую полость литейной формы. В литейной форме металл затвердевает и охлаждается, в результате чего формируются геометрическая форма, размеры, качество поверхности, микроструктура и основные физико-механические свойства изделия, называемого отливкой. При этом наружные очертания отливки определяются рабочей полостью формы, а внутренние образуются фасонными вставками, называемыми стержнями [2]. После затвердевания и охлаждения отливку из формы извлекают и подвергают финишной обработке.

Схема литейного производства

В соответствии с методологией SАDT[3] общая функциональная модель технологических процессов изготовления отливки (схема литейного производства) представлена на рис. 1.2, 1.3.

Процессу изготовления отливки предшествуют (рис. 1.3) такие этапы жизненного цикла, как выбор способа литья, разработка чертежа отливки, разработка технологического процесса литья (ТП), разработка технических заданий (Т3) и проектирование средств технологического оснащения (СТО), изготовление СТО - то есть необходимой технологической оснастки и оборудования.

Технологический процесс изготовления отливки в общем виде включает (рис.1.3) следующие основные этапы : плавку жидкого металла, изготовление (или подготовку, если форма многоразовая) литейной формы, заливку металла, выдержку металла в форме для затвердевания и охлаждения, выбивку (или извлечение) отливки из формы, финишную обработку отливки.

В зависимости от вида сплава в литейных цехах используется следующее плавильное оборудование (рис.1.5): вагранка (для плавки чугуна), дуговая электропечь (чугун, сталь), пламенные печи (мартеновская - для плавки стали, прочие пламенные - для плавки чугуна и цветных сплавов), конвертер (сталь), индукционная электропечь (все сплавы), электропечь сопротивления (цветные сплавы). Для получения ответственных тонкостенных отливок из серого и ковкого чугуна используются также дуплекс-процессы: «вагранка - дуговая электропечь», «вагранка - индукционная электропечь» и «вагранка - пламенная печь»[2,4,5,6,7].

Для заливки расплавленного металла в литейную форму применяют (рис.1.6) разливочные чайниковые (чугун, цветные сплавы), барабанные (чугун) или стопорные ковши (сталь).

В соответствии с ГОСТ 18169 литейная форма - это система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. Литейная форма, используемая для заливки расплавленным металлом лишь один раз и разрушаемая при извлечении отливки, называется разовой. Литейная форма, используемая для заливки расплавленным металлом более одного раза, называется многократной.

Наибольшее применение в литейном производстве(до 90%) имеют разовые песчаные формы. Прочие разовые формы имеют ограниченное применение.

После затвердевания и охлаждения до заданной температуры отливка из формы извлекается либо путём разрушения формы (разовая форма), либо посредством раскрытия формы и выталкивания отливки (многократная форма). Процесс извлечения отливки из разовой формы называется выбивкой. Литейные стержни в процессе выбивки отливок либо разрушаются (разовые стержни), либо извлекаются из отливки для повторного использования (многократные стержни).

Далее отливка охлаждается на воздухе до комнатной температуры и поступает на финишную обработку, которая включает отделение от отливки литниковой системы (отбивка, газовая резка, обрубка, механическая резка), очистку (галтовочный барабан, дробеструйная очистка, дробеметная очистка и др.), зачистку (питателей, заусенцев и запилов) абразивными кругами.

При необходимости отливки подвергают термической обработке (отжиг белого чугуна для получения ковкого чугуна, отжиг или нормализация отливок из углеродистой стали и др.), а также первичной механообработке. Содержание операций финишной обработки определяется способом литья, видом сплава, техническими требованиями к отливке.

Далее отливки проходят контроль (от визуального до ультразвукового и рентгеновского) и, как правило, окрашиваются (грунтовка).

Готовые отливки (литые заготовки, литьё) поступают в механические и другие цеха для размерной обработки.

Рис.1.2. Общая функциональная модель технологических процессов изготовления отливки: диаграмма А0-постановка задачи

Рис 1.3. Общая функциональная модель технологических процессов изготовления отливки: диаграмма А0 – основные этапы жизненного цикла

Рис 1.4. Общая функциональная модель технологических процессов изготовления отливки: диаграмма А6 – изготовить отливку выбранным способом (основные этапы, сущность процесса литья)

а)

Рис 1.5. Оборудование для плавки металла:

а) вагранка (1 – копильник, 2 – шлаковая летка, 3 – летка для металла, 4 – переходная летка, 5 – днище, 6 – колонны, 7 – опорное кольцо, 8 – лещадь, 9 – горн, 10 – фурма, 11 – воздушная коробка, 12 – огнеупорный кирпич, 13 – кожух, 14 – загрузочная площадка, 15 – чугунный «кирпич», 16 – загрузочное окно, 17 – загрузочный кран, 18 – искрогаситель, 19 – бадья, 20,21 – рабочая калоша.

б)

в)

Рис. 1.5. Оборудование для плавки металла (продолжение):

б) дуговая электропечь для плавки стали или чугуна (1 – огнеупорный кирпич, 2 – желоб, 3 – шихта металлическая, 4 – кожух, 5 – стенка, 6 – свод, 7 – кабель, 8 – электрододержатель, 9 – электрод, 10 – рабочее окно, 11 – механизм наклона, 12 – подина).

в) индукционная электропечь высокой частоты (1 – водоохлаждаемый индуктор,2 – металлическая шихта, 3 – графитовый или набивной тигель).

а) б)

в)

Рис. 1.6. Разливочные ковши: а) сифонный (чайниковый) ковш (1 – сифонная трубка); б) стопорный ковш (1 – пробка, 2 – стакан, 3 – наборная трубка, 4 – рычаг); в) барабанный ковш (1 – горловина, 2 – штурвал)

Классификация литейных форм

По конструкции литейные формы бывают разъёмными (одна, две и больше плоскостей или поверхностей разъёма) и неразъёмными. Разъёмные формы могут иметь горизонтальную или вертикальную плоскости разъёма.

В зависимости от типа производства, габаритов, сложности, толщины стенок отливки и вида заливаемого металла литейные формы изготавливаются из различных материалов. Среди разовых форм наибольшее распространение, как указывалось выше, имеют песчаные формы. Они изготавливаются из специально составленных формовочных смесей, огнеупорной основой которых является кварцевый формовочный песок. В качестве связующего материала для формовочной смеси могут служить огнеупорная формовочная глина, жидкое стекло, смолы холодного и горячего отверждения, холоднотвердеющие смолы в сочетании с поверхностно-активными веществами (для получения жидких формовочных смесей) и др. По агрегатному состоянию песчаные формовочные смеси бывают сыпучие, пластичные и жидкие (жидкоподвижные).

Вид связующего материала и способ упрочнения формовочной смеси определяют и соответствующий вид песчаной формы: песчано-глинистая сырая; песчано-глинистая сухая, песчано-глинистая подсушенная; песчано-жидкостекольная (по СО2-процессу); песчано-жидкостекольная из пластичных самотвердеющих смесей (по ПСС-процессу); песчано-жидкостекольная из жидких самотвердеющих смесей (по ЖСС-процессу); песчано-смоляная из холоднотвердеющих смесей (по ХТС-процессу); песчано-смоляная, отверждаемая при продувке газообразным катализатором (по Ашланд-процессу) и др. Известны литейные песчаные формы, изготовленные без связующего материала (замороженные, по пенополистироловым моделям, песчаные вакуумно-плёночные). Наибольшее применение в машиностроении имеют разовые песчаноглинистые формы, как наиболее дешевые и универсальные.

По толщине стенок песчаные формы подразделяют на тонкостенные, позволяющие в той или иной мере воздействовать извне на процесс затвердевания и охлаждения отливки в форме (толщиной до 20-50мм), и толстостенные, или объёмные песчаные формы, процесс затвердевания и охлаждения отливки в которых определяется лишь теплофизическими свойствами материала формы.

Среди многократных литейных форм наибольшее применение имеют металлические формы, изготавливаемые из серого и высокопрочного чугунов, углеродистых и легированных сталей, алюминиевых сплавов, покрытых термостойким анодным слоем (с водяным охлаждением).

Классификация современных литейных форм представлена на рис. 1.7.

Классификация процессов литья

Наименование процесса (способа) литья определяется, как правило, либо видом заливаемой литейной формы, либо способом заполнения расплавленным металлом рабочей полости формы. Условно принято считать, что литьё в разовые песчаные формы относится к обычным, традиционным способам литья, а все другие способы литья - к специальным. Специальные способы литья иногда могут значительно повышать его стоимость, но позволяют получать отливки повышенного качества с минимальным объёмом механической обработки. Классификация современных способов литья приведена на рис.1.8.

Чертёж отливки

Исходным документом для разработки чертежа отливки служит чертёж детали (рис.1.9а)[15]. Отливка отличается от детали припусками на механическую обработку, наличием литейных радиусов и литейных уклонов, а также отсутствием некоторых отверстий (диаметром менее 10-20мм), которые целесообразнее получать механической обработкой (сверлением). В некоторых случаях отливка снабжается технологическими напусками, рёбрами , стяжками.

Припуск на механическую обработку - это дополнительный слой металла, который удаляется при механической обработке с целью получения заданной точности, а также качества поверхности, получение которых не обеспечивает данный технологический процесс литья. Величина припуска регламентируется ГОСТ 2.423, 1855 и др. и зависит от способа литья, габаритных размеров отливки, её материала. Припуск на обработку составляет от 0,5 до 20 и более миллиметров на сторону.

Литейные уклоны служат для облегчения извлечения модели из формы при изготовлении последней: поверхности модели (а, соответственно и отливки), перпендикулярные к плоскости разъема формы, располагают под небольшим углом к вертикали. Аналогичную функцию литейные уклоны выполняют и в стержневых ящиках, облегчая извлечение из них стержней.

Литейные уклоны регламентируются ГОСТ 3212 и находятся в пределах от 0,5° до 3°.

При литье в металлические формы литейные уклоны обеспечивают беспрепятственное извлечение из формы отливки.

Рис 1.7. Классификация литейных форм

В сырые песчано-глинистые формы		в оболочковые формы		под давлением
в сухие песчано-глинистые формы		в облицованный кокиль		под давлением с вакуумированием формы
в подсушенные песчано-глинистые формы		по выплавляемым моделям		центробежное литье
В песчано-жидкостекольные формы (по СО2 -процессу)		в тонкостенные формы по растворяемым моделям		непрерывное литье
В песчано-жидкостекольные формы из пластичных самотвердеющих (по ПСС -процессу)		в тонкостенные формы по газифицируемым моделям		непрерывное литье намораживанием
в формы из жидких самотвердеющих смесей (ЖСС – процессу)		в тонкостенные формы по замораживаемым моделям		под низким давлением
в формы из песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей по (ХТС-процессу)		в кокиль		с противодавлением
в формы из песчано-смоляных смесей, отверждаемых газообразным катализатором по (Ашланд -процессу)		в песчаные формы по пенопластовым моделям		выжиманием
в стержневые формы		в резиновые формы		вакуумным всасыванием
в песчано - цементные формы		в гипсовые формы		жидкая штамповка
в шамотно-кварцевые формы		в стеклянные формы		электрошлаковое литье
		в шамотные формы
		в металлокерамические формы
		в песчаные замороженные формы
		в песчаные вакуумно-пленочные формы (по V- процессу)
		в объемные керамические формы
		в магнитные формы

Рис 1.8. Классификация способов литья

Рис 1.9. Чертеж детали «Втулка» (а) и чертеж отливки (б): 1 – литейный уклон, 2 – литейный радиус, 3 – припуск на обработку.

Литейные радиусы обусловлены поверхностным натяжением заливаемого металла, в силу которого жидкий металл не заполняет прямые и острые углы рабочей полости формы. Литейные радиусы способствуют также лучшему уплотнению формовочной смеси в углах рабочей полости формы, уменьшают вероятность образования в отливках трещин. Величина литейных радиусов - от 0,5 до 20 мм, а при литье толстостенных заготовок может достигать 200 мм.

Чертёж отливки (рис.1.9б) разрабатывается на основании технологических указаний на чертеже детали: плоскости разъёма формы, количества и конфигурации стержней, припусков на обработку, литейных уклонов и радиусов, мест подвода металла (питателей), расположения выпоров и прибылей.

При определении плоскости разъёма формы (и модели) обрабатываемые поверхности отливки располагают внизу или вертикально, т. к. верхние части отливки всегда более загрязнены и качество металла в них ниже.

Для повышения точности отливки желательно её располагать, если это возможно, в одной полуформе (лучше - в нижней). Конфигурация модели должна позволять, по возможности, её извлечение из формы без отъёмных частей и без дополнительных стержней. Количество стержней в форме должно быть минимальным. Зачастую плоскость разъёма формы совпадает с осью симметрии отливки. Рекомендации по определению рациональной плоскости разъемы формы даны в приложении 2.

На чертеже отливки записываются также технические требования, указываются, при необходимости, базовые поверхности при механической обработке.

Устройство песчаной формы

Литейная песчаная форма является разъёмной и в большинстве случаев состоит из двух полуформ (рис.2.1). Плоскость, разделяющая эти полуформы, называется плоскостью разъёма формы. Она может быть горизонтальной или вертикальной. Большинство литейных форм имеет горизонтальную плоскость разъёма. Такие формы, соответственно, состоят из верхней и нижней полуформ. Внутри формы, собранной из двух полуформ,

Рис.2.1. Устройство песчаной литейной формы (эскиз):

1 – полуформа нижняя, 2 – полуформа верхняя, 3 – плоскости разъема формы, 4 – опока нижняя, 5 – опока верхняя, 6 – штырь центрирующий, 7 – груз, 8 – вентиляционный канал, 9 – литниковая чаша, 10 – стояк, 11 – шлакоуловитель, 12 – зумпф, 13 – питатель.

располагают рабочую полость, получаемую с помощью специального инструмента - литейной модели. В рабочую полость формы заливают расплавленный металл. Наличие двух полуформ определяется необходимостью извлечения из формы модели (моделей) после уплотнения формовочной смеси, а также для размещения в плоскости разъёма каналов литниковой системы. При этом формовочная смесь уплотняется в специальных металлических рамках, называемых опоками. Бывают также и безопочные формы.

Для получения в отливке отверстий и внутренних полостей применяют литейные песчаные стержни, которые изготавливают отдельно от полуформ (из стержневой смеси), высушивают или отверждают химическим способом и вставляют в форму при её сборке. Таким образом наружные очертания рабочей полости определяются конфигурацией модели, а внутренние - конфигурацией литейных стержней. В некоторых случаях стержни используются и для формирования наружной поверхности отливки. При извлечении отливки из формы песчаные стержни разрушаются, то есть также являются разовыми. Для сложных отливок количество стержней может достигать нескольких десятков (рис.2.2).

Для установки и фиксации в форме стержни снабжают специальными опорными элементами, называемыми знаками. Знаки выходят за границы отливки и являются продолжением тех частей стержня, которые формируют в отливках отверстия. По расположению в форме знаки бывают вертикальными и горизонтальными. Вертикальные знаки имеют уклон 10° - 15°, горизонтальные - либо без уклона, либо с уклоном в тех же пределах.

Длина знака зависит от его поперечного сечения и массы стержня и составляет от 20 до 100мм. Между знаками стержня и знаками формы предусматривают зазоры(0,3-2мм).

Для установки и фиксации в форме стержни снабжают специальными опорными элементами, называемыми знаками. Знаки выходят за границы отливки и являются продолжением тех частей стержня, которые формируют в отливках отверстия. По расположению в форме знаки бывают вертикальными и горизонтальными. Вертикальные знаки имеют уклон 10° - 15°, горизонтальные - либо без уклона, либо с уклоном в тех же пределах. Длина знака зависит от его поперечного сечения и массы стержня и составляет от 20 до 100мм. Между знаками стержня и знаками формы предусматривают зазоры(0,3-2мм).

Форма заполняется расплавленным металлом через систему каналов, называемую литниковой системой. Литниковая система включает: литниковую чашу, стояк, зумпф, шлакоуловитель, питатели, выпоры, прибыли и другие элементы.

При заливке в форму расплавленный металл из разливочного ковша попадает в чашу. Литниковую чашу располагают либо в верхней части верхней полуформы, либо изготавливают отдельно и устанавливают на форму сверху.

По стояку металл течёт к плоскости разъёма формы, после чего попадает в горизонтальный канал, называемый шлакоуловителем. Шлакоуловитель располагают в верхней полуформе. Его назначение - подвод жидкого металла к питателям, а также улавливание частичек шлака и неметаллических включений. Под стояком, в нижней полуформе, делают углубление со сферической поверхностью, которое называется зумпф. Зумпф предотвращает размыв формы при изменении направления движения металла.

Из шлакоуловителя металл переходит в питатели, по которым попадает в рабочую полость литейной формы. Количество питателей в форме может достигать нескольких десятков. Питатели располагаются в нижней полуформе. По мере заполнения литейной формы металлом находящийся в рабочей полости формы воздух оттесняется кверху. Для отвода воздуха из формы в момент заливки служат выпоры - вертикальные каналы в верхней части рабочей полости.

Для предотвращения усадочных раковин в массивных частях отливки в форме создают прибыли - специальные полости, расширяющиеся кверху, в которых заливаемый металл затвердевает позднее, чем в отливке, благодаря чему усадочная раковина «переходит» в прибыль (рис.2.3). Обычно прибыли применяют при заливке в форму сплавов, усадка которых более 1% (сталь, цветные сплавы).

На литниковую систему расходуется значительная доля заливаемого в форму металла. Выход годного, то есть отношение массы металла отливки к массе залитого металла, выраженное в процентах, для различных сплавов может составлять от 75-80% (для чугунных отливок) до 50% (для стали и цветных сплавов).

При заливке жидкого металла в форме возникают гидростатическое и гидродинамическое давления, в результате чего верхняя полуформа может приподняться. Для предотвращения этого на собранную форму накладывают груз, масс которого в 3-5 раз превышает массу заливаемого в форму металла. Вместо груза полуформы (опоки) скрепляют также клиновыми скобами, струбцинами, редко - болтами.

а)

б)

Рис. 2.2. Литая заготовка «Крышка» из алюминиевого сплава (а) и комплект стержней (б) для ее получения, изготовленных в нагреваемой оснастке (Львовский автобусный завод)

а)

б)

Рис. 2.3. Примеры использования прибыли при литье сплавов с большой усадкой (сталь, цветные сплавы): а) Типы прибылей (1 – отливка, 2 – прибыль открытая, 3 – прибыль боковая закрытая, 4 – прибыль закрытая, 5 – прибыль с атмосферным давлением, 6 – усадочная раковина, 7 – песчаный стержень); б) Отливка «Втулка» с массивной ребордой (1 – отливка, 2 – выпор, 3 – прибыль открытая).

С момента контакта жидкого металла с формой начинается интенсивный её прогрев. В результате различные составляющие формовочной смеси (вода, каменный уголь, мазут и др.) выделяют большое количество различных газов, в том числе горючих, а также пара. Особенно в сложных условиях находятся песчаные стержни. Несмотря на существенную пористость песчаных форм и стержней (их «газопроницаемость»), для отвода газов от отливки в верхней и нижней полуформах создают дополнительную систему вентиляции - путём накалывания вентиляционных каналов (вентиляционных наколов). Аналогичные вентиляционные каналы делают и в стержнях.

Песчано-глинистая форма уплотняется и транспортируется в специальных металлических рамках, называемых опоками. Опоки изготавливают из алюминиевых сплавов, стали, чугуна. Боковые стенки опок снабжаются отверстиями для выхода из формы газов. На обеих плоскостях опоки обычно снабжаются буртиками - для лучшего удержания уплотнённой формовочной смеси. Большие опоки имеют также рёбра жёсткости - «шпоны», удерживающие уплотнённую формовочную смесь и придающие большую жёсткость опоке. Опоки также снабжают специальными приливами - «ушками» для расположения в них центрирующих отверстий («системы координат»). Крупные опоки имеют также специальные приливы - цапфы для их транспортирования и кантования.

В литейной форме можно получить до нескольких десятков отливок одновременно. При этом все отливки должны, по возможности иметь идентичный подвод металла и заливаться через общую литниковую систему. Сечения основных элементов литниковой системы рассчитываются.

Технологическая оснастка

Технологическая оснастка включает опоки(см. 2.1), подмодельные плиты с моделями (полумоделями), стержневые ящики.

Рис.2.4. Функциональная модель технологического процесса изготовления отливки в песчано-глинистой форме: диаграмма А-0 постановка задачи

Рис.2.5. Функциональная модель технологического процесса изготовления отливки в песчано-глинистой форме: диаграмма А-0 основные этапы

Рис.2.6. Функциональная модель технологического процесса изготовления отливки в песчано-глинистой форме:диаграмма А0 – основные этапы

Модель - это инструмент для получения рабочей полости формы (рис.2.8), формирования наружной поверхности отливки. Размеры модели больше размеров отливки на величину усадки заливаемого металла (линейной усадки). Линейная усадка зависит от материала отливки и, частично, - от её геометрической сложности и составляет от 0,5 до 2,5%.

Для формирования в форме опорных площадок для установки стержней (знаков) на модели выполняют соответствующие выступы - знаки модели.

В индивидуальном и мелкосерийном производстве модели изготавливают деревянными, в серийном и массовом производстве - металлическими (сплавы алюминия, меди, серый чугун, сталь).

Деревянные модели изготавливают из хвойных или благородных пород дерева, многослойными, клееными, с тщательной сушкой. Деревянные модели окрашивают масляными красками и лаками для предохранения от влаги, находящейся в воздухе, а также в формовочной смеси. Красный цвет моделей - для чугунного литья, серый цвет - для стального литья. Знаки модели окрашивают черной краской.

В зависимости от геометрической сложности отливки и технологии изготовления формы модель может быть неразъёмной или разъёмной. В большинстве случаев разъёмные модели изготавливают из двух половин (двух полумоделей). Плоскость, которая их разделяет, называется плоскостью разъёма модели. Как правило, плоскости разъёма формы и модели совпадают. Поверхности модели, перпендикулярные к плоскости её разъёма, выполняют с литейным уклоном - для лёгкого извлечения модели из уплотнённой (упрочнённой) полуформы.

При изготовлении формы модель свободно устанавливается (ручная формовка) или жёстко закрепляется (машинная формовка) на специальной плите, которая называется подмодельной. Кроме модели, на подмодельной плите устанавливаются или закрепляются также и необходимые модели элементов литниковой системы.

При жёстком закреплении модели на подмодельной плите последняя снабжается неподвижными штырями - для установки опок и их строгой ориентации по отношению к модели. Подмодельные плиты бывают также двухсторонними. По материалу подмодельные плиты могут быть деревянными или металлическими.

Стержневой ящик - это инструмент для изготовления стержня (стержней), в том числе и его знаков. Стержневые ящики бывают открытыми (неразъёмными) или закрытыми (разъёмными). Они могут иметь отъёмные части. По материалу стержневые ящики бывают деревянными или металлическими. Конструкция стержневого ящика зависит в значительной степени и от технологии изготовления стержней: при пескодувном способе заполнения стержневой смесью стержневые ящики снабжают вдувными отверстиями и вентами, при отверждении стержней в стержневом ящике - толкателями и т.д. Стержневые ящики могут быть одноместными и многоместными.

В соответствии с чертежом отливки поверхности стержневого ящика, перпендикулярные разъёму стержневого ящика, снабжаются литейными уклонами. Размеры стержневого ящика (и стержня) определяются с учётом усадки металла отливки. Рабочие поверхности стержневого ящика сопрягаются посредством литейных радиусов.

Модели, стержневые ящики, подмодельные плиты и другие виды литейной оснастки изготавливают в модельном цехе машиностроительного завода по соответствующим чертежам, разработанным на основании чертежа отливки.

2.4 Плавка м