Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Литье в песчано-глинистые формы

Литье 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 — 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...