Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Литье в песчано-глинистые формыЛитье в песчано-глинистые формы является наиболее распространенным способом изготовления крупных отливок сложной формы. Технологический процесс литья состоит из ряда операций: изготовления модельной оснастки, приготовления формовочных и стержневых смесей, изготовления стержней и формовки по модели, сушки стержней и полуформ, сборки форм, заливки заранее приготовленного металла в форму, остывания отливки в форме, выбивки отливки из формы, обрубки литников, выпоров и прибылей, удаления стержней, очистки отливки. Комплект модельной оснастки включает модели, подмодельные плиты, стержневые ящики, опоки. Модель — приспособление для получения в песчаной форме отпечатка, наружная конфигурация которого соответствует форме отливки. В зависимости от масштабов и характера производства модели изготовляют из дерева, металлических сплавов или пластмасс. В единичном и мелкосерийном производстве применяют деревянные модели, в крупносерийном и массовом — металлические. Деревянные модели изготовляют из сосны, бука, ясеня. Размеры модели устанавливают с учетом линейной усадки металла и припусков элементов отливки, подлежащих дальнейшей механической обработке. Модели могут быть цельными или разъемными. Во избежание порчи от соприкосновения с влажной формовочной смесью деревянные модели окрашивают красками и покрывают лаками. Стержневые ящики — это приспособления, применяемые для изготовления стержней. Они могут быть деревянными или металлическими, цельными или разъемными (в зависимости от форм стержней). Металлические модели и стержневые ящики чаще всего изготовляют из алюминиевых сплавов и чугуна. Готовая отливка (а) и элементы модельной оснастки показаны на рис. 18.1 (б — разъемная модель, в — разъемный стержневой ящик, г — стержень). Для изготовления литейной формы необходимы также опоки, представляющие собой металлические рамы различной конфигурации, которые служат для уплотнения в них формовочной смеси при изготовлении форм. Приготовление формовочных и стержневых смесей. Качество отливки во многом определяется свойствами и качеством формовочных и стержневых смесей. Основными требованиями, предъявляемыми к формовочным и стержневым смесям, являются: прочность, пластичность, огнеупорность, газопроницаемость и т. д. Формовочные материалы представляют собой смесь кварцевого песка и глины с добавлением каменноугольной пыли, молотого угля, древесных опилок, жидкого стекла, цемента, битума, пека, искусственной смолы или других веществ. Используют также самотвердеющие смеси: холоднотвердеющие (на воздухе) — ХТС и жидкие ЖСС, включающие минимальное количество глинистых веществ с добавлением синтетических смол, жидкого стекла и других компонентов. Самотвердеющие смеси ускоряют процесс формовки. Приготовление формовочных и стержневых смесей состоит из ряда технологических операций: дробления отдельных свежих материалов, последующей их сушки, просеивания через сита и смешивания отдельных компонентов. Бывшая в употреблении горелая смесь сепарируется, просеивается и добавляется к свежеприготовленной формовочной смеси. По назначению формовочные смеси подразделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочные смеси соприкасаются с расплавленным металлом и должны иметь более высокие технологические свойства. Наполнительные и единые смеси состоят в основном из бывшей в употреблении формовочной земли. Изготовление стержней из стержневых смесей осуществляют ручным или машинным способом. При ручном способе стержневую смесь засыпают вручную и утрамбовывают в стержневом ящике, а изготовленный стержень просушивают. При машинном способе изготовления стержней применяют специальные стержневые машины, действующие по принципу встряхивания, прессования и бросания. Формовка — процесс изготовления разовой литейной формы, осуществляемый с помощью машин или вручную. Ручная формовка является трудоемким процессом и ее применение постоянно сокращается. Более эффективна машинная формовка, которая не только способствует повышению производительности труда, но и облегчает условия труда, улучшает качество литейных форм. В машинах, работающих по принципу прессования (рис. 18.2, а — верхнего, б — нижнего), формовочная смесь, засыпанная из бункера, уплотняется плитой-колодой. Недостатком процесса прессования является неравномерность уплотнения формовочной смеси (большую плотность получают верхние слои). Машина, работающая по методу встряхивания (рис. 18.3), представляет собой стол 1 с модельной доской и моделью 2, который под давлением сжатого воздуха, поступающего через канал 5, поднимается на высоту, определяемую местоположением выпускного канала 6. Вследствие снижения давления при выпуске воздуха через канал 6 стол падает, и формовочная смесь 4, засыпаемая в опоку 3, уплотняется. Наибольшую плотность получают слои, находящиеся вблизи модели. Для более равномерного уплотнения слоев формовочной смеси применяют встряхивающие машины с допрессовкой. Применяют также формовочные машины, работающие по методу бросания — пескометы (рис. 18.4). С помощью быстро вращающегося ковша 1 формовочная смесь, поступающая через загрузочное окно 2, выбрасывается в опоку 3. Процесс формовки с помощью пескометов отличается высокой производительностью и равномерным уплотнением формовочной смеси. При машинной формовке механизируется и операция извлечения моделей из форм. Сушку форм и стержней, изготовленных из песчано-глинистых смесей, осуществляют в специальных устройствах (сушилах) при температуре 200 — 350 °С. Это повышает прочность и увеличивает газопроницаемость форм и стержней. Сборка форм- одна из ответственных операций процесса литья, от которой зависит форма и точность размеров будущей отливки. Металл заливают в формус помощью специальных ковшей. Формы устанавливают на полу цеха (в единичном производстве) или на конвейерах, рольгангах (в серийном и массовом производствах). После охлаждения отливки песчано-глинистые формы разрушают. В современных литейных цехах отливки выбивают на специальных вибрационных решетках. Обрубку литников, выпоров и прибылей выполняют ленточными и дисковыми пилами, а также с помощью газовой или дуговой резки. Стержни удаляют под давлением струи воды в специальных гидравлических камерах. Очистка отливок от формовочной смеси ведется вручную или механически во вращающихся барабанах. В серийном и массовом производствах для очистки отливок применяют дробеструйные и дробеметные установки, повышающие качество и производительность очистки. Большое значение для облегчения и экономии труда в литейном производстве имеет комплексная механизация и автоматизация. При комплексной механизации основные и вспомогательные операции выполняются с помощью машин, например: операции приготовления формовочных смесей, перемещения формовочных смесей к месту формовки с помощью транспортеров, изготовления стержней на стержневых машинах, формовки по модели на формовочных машинах, заливки металла на конвейерных установках и т. д. На предприятиях, производящих литье в массовом количестве, созданы автоматические и полуавтоматические поточные линии. Автоматизация способствует повышению производительности литейного производства, улучшению качества литья, созданию более благоприятных санитарных условий для работающих. Специальные способы литья Литье в постоянные металлические формы (кокили)— один из распространенных прогрессивных способов, которым можно получать отливки из чугуна, стали и цветных сплавов. Кокили — литейные формы многократного использования (5000 раз при заливке чугуна, 700 раз при заливке стали). Их изготовляют из чугуна или стали, цельными и разъемными. Наибольшее распространение получили разъемные кокили, состоящие из двух частей с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема (рис. 18.5). Процесс литья в кокили включает следующие операции: очистку кокиля, нанесение на внутреннюю полость кокиля огнеупорной обмазки для предотвращения поверхностной закалки стали и отбеливания чугуна, нагрев кокиля до 200-300 °С, сборку полуформ, заливку расплавленного металла. Производительность труда при литье в кокили значительно повышается при использовании многопозиционных машин карусельного типа, на определенных позициях которых последовательно выполняется одна из операций. Преимуществами литья в кокили по сравнению с литьем в разовые песчано-глинистые формы являются: получение отливок более точных размеров и форм, мелкозернистая структура металла, обеспечение высокой производительности труда, более низкой стоимости отливок, улучшение условий труда литейщиков и т. д. Недостатки метода — высокая стоимость кокилей, низкая газопроницаемость и податливость металлической формы, приводящая к образованию газовых раковин и трещин в отливках. Центробежное литье— высокопроизводительный способ изготовления отливок тел вращения с центральным отверстием — труб, втулок и др., а также фасонного литья. Сущность литья заключается в том, что расплавленный металл заливается во вращающуюся форму. Под действием центробежных сил он отбрасывается к стенкам формы, затвердевает, получая плотную структуру без усадочных раковин. Неметаллические включения собираются на внутренней стороне отливки и удаляются при дальнейшей механической обработке. Для центробежного литья применяют два типа машин: с горизонтальной и вертикальной осями вращения формы. В машинах с горизонтальной осью вращения (рис. 18.6, а) металл из ковша 1 через желоб 2 заливается во вращающуюся форму 3, где затвердевает. После охлаждения готовая отливка с помощью специальных приспособлений извлекается из формы. Отливки получаются точной конфигурации, с малой шероховатостью поверхностей и имеют плотную мелкозернистую структуру металла. Центробежным литьем получают отливки из чугуна, стали и цветных сплавов. Машины с горизонтальной осью вращения применяют для изготовления чугунных и стальных труб, втулок и других тел вращения с отверстием. Машины с вертикальной осью вращения (рис. 18.6,6)-для получения фасонного литья малой высоты.
Центробежное литье обеспечивает высокую производительность труда, не требует изготовления стержней и затрат на формовочные смеси, обеспечивает высокое качество отливок, сокращает потери от брака, улучшает условия труда и т. д. Литье под давлением— один из производительных и точных методов литья, применяемый для получения отливок мелких и средних размеров из сплавов цветных металлов (цинковых, алюминиевых, медных и магниевых). Литейную пресс-форму изготовляют обычно из углеродистой или легированной стали разъемной, состоящей из подвижной и неподвижной частей, образующих полость для заливки металла. Сущность процесса литья заключается в том, что расплавленный металл заполняет пресс-форму 1, 2 под давлением поршня 3. После затвердевания металла форма раскрывается и отливка извлекается (рис. 18.7, а). Применяют поршневые машины с горячей и холодной (горизонтальной или вертикальной) камерой прессования. Поршневые машины с горячей камерой прессования применяют для изготовления небольших отливок из магниевых и цинковых сплавов. Камера прессования указанных машин располагается в обогреваемом тигле 4. При движении прессующего поршня вниз определенное количество металла через отверстие 5 поступает в металлопровод 6 и далее заполняет полость пресс-формы (рис. 18.7,4). Машины с холодной камерой прессования используют в основном для литья корпусных деталей из более тугоплавких цветных сплавов: алюминиевых и медных. В этих машинах расплавленный металл мерными дозами заливают в камеру прессования, в которой прессующий поршень перемещается в горизонтальной или вертикальной плоскости (рис. 18.7, б, в). Наиболее эффективны машины с горизонтальной холодной камерой прессования, так как здесь снижаются гидравлические потери и отсутствует пресс-остаток металла. Литье в оболочковые формы — один из точных методов, применяемый в массовом и крупносерийном производствах для изготовления фасонных отливок из стали, алюминиевых и медных сплавов. Для получения оболочек используют смесь кварцевого песка с термореактивной смолой, которая при 100 —200 °С расплавляется, а при дальнейшем нагреве до 200 —250 °С необратимо затвердевает, поэтому подмодельную плиту и металлическую полумодель нагревают до 200 —250 °С. Модель / покрывают разделительным составом (например, силиконовой жидкостью), затем ее вместе с подмодельной плитой 5 закрепляют на бункере 2, в котором находится песчано-смоляная смесь 3 (рис. 18.8, а, б). Бункер переворачивают (рис. 18.8, в), и смесь, соприкасаясь с нагретой моделью, плавится, образуя оболочку 4 толщиной 5—15 мм (рис. 18.8, д). При возвращении бункера в исходное положение (рис. 18.8, г) модель с образованной оболочкой 4 снимают (рис. 18.8, д) и просушивают в электрической печи при температуре 300 —350 °С (в течение 1 — 3 мин). Отвердевшую оболочку снимают с полумодели. Так же изготовляют вторую полуформу. Далее полуформы собирают, склеивают, при необходимости устанавливают стержень. Полученную оболочковую форму укладывают в опоку и засыпают песком (рис. 18.8, е). Металл заливают в формы через литниковый канал и после его охлаждения форму разрушают, а отливку подвергают дальнейшей обработке. Литье в оболочковые формы легко механизируется и автоматизируется. Получили распространение одно-, двух- и четырехпозиционные машины с полуавтоматическим или автоматическим управлением.
Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность размеров отливок (до 12—13-го квалитетов точности), малую шероховатость поверхностей, высококачественную структуру металла, снижение брака литья, высокую производительность труда, снижение затрат на последующую механическую обработку (в некоторых случаях механическая обработка вообще не требуется) и т. д. Литье по выплавляемым моделям, являющееся одним из древнейших методов художественного и производственного литья, получило в последние годы большое распространение в промышленности. Это объясняется высокой точностью получаемых отливок. Однако сложность и высокая трудоемкость технологического процесса, высокая стоимость отливок заставляют применять этот способ лишь для изготовления отливок особо сложной формы или из труднообрабатываемых легированных сталей и твердых сплавов в массовом или крупносерийном производствах. Литье по выплавляемым моделям включает следующие этапы. Сначала изготовляется модель-эталон отливки из легкообрабатываемого сплава (алюминиевого или медного). По металлическому эталону изготовляют пресс-форму, в которой прессуют модель из легкоплавких материалов (парафина, стеарина, полистирола, цезерина, воска и др.). Такую модель покрывают огнеупорным составом — керамической суспензией и кварцевым песком, а затем просушивают при 150 —200 °С. Эту операцию повторяют многократно для получения более прочной формы. При этом расплавленный материал вытекает из формы. Полученную огнеупорную литейную форму прокаливают в печи при 800 —850 °С. Далее форму устанавливают в опоку с песком или другим наполнительным материалом и подвергают обжигу, после которого форма готова к заливке металла. Очистку отливки от остатков керамического покрытия осуществляют выщелачиванием с последующей ее промывкой в горячей воде. При изготовлении мелких и средних деталей целесообразно изготовлять модельные блоки (на рис. 18.9, а —блок моделей, б — блок, покрытый слоем огнеупорного материала, в — заформованный блок моделей), состоящие из нескольких моделей, связанных литниковой системой. Для определения эффективности применения любого метода литья необходимо проводить технико-экономический анализ, учитывающий все производственные факторы. Одним из недостатков процесса литья является относительно большой процент брака. Наиболее характерными дефектами литья являются: трещины, раковины (воздушные, газовые, шлаковые), ликвация — неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации, заливы, недоливы, перекосы, коробление и пр. Для снижения брака в литейном производстве необходимо проводить контроль на всех стадиях технологического процесса литья, а исправимые дефекты и пороки литья (например, открытые раковины, наружные трещины) целесообразно исправлять: заваривать, заделывать пробками и др. |
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |