§ 4.3 Формовочные смеси.
Формовочные смеси используются для получения соответствующих конфигураций детали. Они классифицируются следующим образом:
1) по роду металла;
2) по состоянию формовочного материала в форме (сырой, сухой);
3) по применению при формовке (смеси облицовочные, наполнительные, общие).
Формовочные смеси для изготовления сырых форм состоят из песка, глины, оборотной (горелой) земли и разнообразных связующих. Основным компонентом формовочной смеси явяется огнеупорная основа. Для получения чистой поверхности в качестве связующих добавляют каменноугольную пыль и мазут.
Облицовочная смесь предназначена для изготовления рабочего слоя формы и в ней много песка и глины.
Наполнительная смесь, содержащая оборотную землю, немного песка и глины, наносится после облицовочной.
Для чугунных отливок с чистой поверхностью в смесь вводят каменноугольную пыль, мазут и древесные опилки.
Примерный состав формовочной смеси:
глина 8-20%; земля оборотная (горелая) 40- 90%; каменноугольная пыль 2- 8%; мазут 1-1,5%; древесный уголь <3%.
Конфигурацию полостей отливки (отверстий) получают с помощью стержней, изготавливаемых из стержневых смесей. Они работают в более тяжелых условиях по сравнению с формовочными смесями. К ним предъявляются дополнительные требования: а) негигроскопичность; б) более высокая податливость, чтобы не было дополнительных напряжений при усадке металла; в) низкая газообразующая способность; г) легкая выбиваемость.
Изготавливают обычно из песчано-глинистых смесей на специальных связующих. Связующими являются: глина, льняное масло или рематол; растворы растительных масел и жиров в керосиновом лаке; канифоль; цемент; жидкое стекло ....
Наиболее широко применяют сырые литейные формы, а сухие используют для получения ответственных отливок.
После сушки при соответствующей температуре стержень приобретает необходимую прочность.
Для защиты отливок от пригара поверхности полости форм и поверхности стержней покрывают тонким слоем специальных противопригарных материалов (припылы, краски, пудры).
Формовка может быть ручной, в опоках, шаблонная, машинная, с набивкой опоки ручным способом, прессовым способом, встряхивающей машиной, пескометом.
Изготовление стержней сходно с формовкой.
Литейные формы и стержни могут для повышения прочности, газопроницаемости и т.п. сушить.
§ 4.4 Основные способы получения литых деталей.
Приспособление, при помощи которого в литейной форме получают полость, близкую по форме к конфигурации отливки, называют моделью. Применяют разные способы изготовления моделей.
Литье в опоки.
На рис. 4.2 показан способ литья в опоки.
Рис. 4.2
Схема литья в опоки:
1- верхняя опока;
2- нижняя опока;
3- полость формы;
4- стояк;
5- литник.
Опока- приспособле-ние для удержания формовочной смеси при изготовлении формы. Делают их из серого чугуна, стали, алюми-ниевых сплавов.
Здесь расплавленный металл заливается в стояк 4. Оттуда по каналам литниковой системы 5 он попадает в полость формы 3. После затвердевания заготовка извлекается из опок.
На рис. 4.3 показана схема литья в песчаные формы.
Рис. 4.3.
Схема литья в песчаные формы:
1- стояк; 2- питатель; 3- полость формы; 4- стержень; 5- прибыль; 6- ванна для слива.
Металл в расплавленном состоянии заливается через стояк 1, питатель 2 в полость формы 3. Обтекает стержень 4, образующий цилиндрическое отверстие в заготовке. Для получения заданных размеров объем металла таков, что часть его переливается в ванну 6.
На рис. 4.4 показана схема литья в охлаждаемый кокиль.
Рис. 4.4.
Схема литья в алюминиевый водоохлаждаемый кокиль:
1- трубка подвода воды; 2- кокиль; 3- стальная гильза; 4- стержень; 5- отливка.
Расплавленный металл заливается в полость 5, расположенную внутри конусообразного стержня 4. Струя воды, подводимая через трубку 1, охлаждает алюминиевый кокиль 2.
Металлические кокили используются многократно для получения отливок.
На рис. 4.5 изображена стержневая форма для центробежного литья вокруг оси вращения.
Рис. 4.5.
Стержневая форма для
центробежного литья:
1- полость формы; 2, 3- верхняя
и нижняя полуформы; 4- от-
верстия; 5- несущий диск.
Расплавленный металл заливается в центральную полость. Оттуда под действием центробежной силы через радиальные отверстия 4 он перемещается в полость формы 1. Для получения “здоровой” отливки несущий диск должен вращаться с частотой
n= 5520(R)-1/2, [об/мин]
где R - внутренний радиус отливки; - удельный вес в Г/см3 металла.
Таким способом изготавливают литые чугунные трубы.
На рис. 4.6 приведена схема литья под давлением медных сплавов в полужидком состоянии.
С помощью ложки 1 в полужидком состоянии металлом
заполняется камера 2 полости формы. Затем плунжер 3 окончательно
Рис. 4.6
Схема литья под давлением медных сплавов:
1- ложка с металлом; 2- камера давления; 3- плунжер; 4- канал.
На рис. 4.7 изображена схема металлического кокиля для отливки поршней автомашины.
Здесь стержневая система содержит 5 позиций. К стержню поз. 3 примыкают два стержня поз.4, способствующие образованию в полости поршня внутреннего кольца, Стержни поз. 5 обеспечивают выполнение радиальных отверстий. После заливки и затвердевания металла сначала удаляются стержни поз. 5. Затем извлекают стержень поз. 3. После этого, сдвинув к центру один из стержней поз.4, извлекают его из формы. Затем удаляют последний из стержней поз.4.
Рис. 4.7
Схема металлического кокиля для отливки поршней:
1, 2- половинки формы;
3, 4, 5- стержни.
Литье может осуществляться в облицованный кокиль. Здесь для повышения термического сопротивления на рабочую поверхность кокиля наносится слой облицовки (t= 4-6 мм). Облицовка - песчано-смоляная смесь, твердеющая при нагреве.
В производстве применяется также литье выжиманием.
Сущность процесса состоит в том, что геометрические размеры полости литейной формы изменяются по мере заполнения расплавом и затвердевания отливки.
На рис. 4.8 показаны этапы процесса:
а) заливка металла в металлоприемник;
б) постепенное смыкание полуформ;
в) замыкание полуформ и слив излишка металла.
Затем после затвердевания происходит размыкание полуформ и удаление отливки; подготовка рабочей поверхности к новому циклу.