Тема 3. Технология литейного производства

Задачей литейного производства является получение изделий путем

заливки жидкого металла в специальные литейные формы.

Различают заливку в земляные формы, оболочковые и металлические. В

большинстве случаев при производстве чугунного и, тем более, стального литья

форма из «земли», т.е. смеси песка и глины, используется один раз.

При выплавке сплавов с низкой температурой плавления даже формы,

изготовленные из огнеупорных смесей используются несколько раз.

Литье в металлические формы является более прогрессивным, но, как

правило, требует подпрессовки металла, что в случае разливки чугуна и стали

осуществлять непросто. Поэтому при литье стали в металлические формы их

поверхность покрывают огнеупорными красками.

Внутренняя часть формы представляет собой чуть более крупный

отпечаток будущего изделия. Например, нам требуется отлить втулку, т.е.

отрезок трубы. Ясно, что внутренняя часть втулки не должна заполняться

металлом. Поэтому эта часть литейной формы должна быть заполнена другим

материалом, а не материалом, из __________которого отливается втулка. Для заполнения

этой части изделия используют стержни, изготавливаемые из специальной

формовочной смеси. Указанная смесь забивается в стержневой ящик. Стержень

изготавливается так, чтобы он мог легко размещаться в форме. С этой целью

его делают длиннее втулки и выступающие части стержня делают

коническими. Коническая часть стержня устанавливается в специальных

«знаках», т.е. выемках, образованных в формовочной земле моделью втулки,

изготовленной с учетом конусности выступающих частей стержня.

Естественно, что всю деталь целиком или ее модель не вытащить из

земляной формы без разборки. Поэтому модель детали, в нашем случае втулки,

делают из двух, а иногда и большего числа частей, то есть форма состоит из

нескольких частей, как правило, верхней и нижней. Эти внешние части формы

называют опоками, в которые и набивают формовочную землю.

Для заполнения формы металлом в ней изготавливают каналы, имеющие

формы детали. Система, состоящая из каналов-питателей, чаши, служащей для

приема металла, и шлакоуловителем, называется литниковой системой. Для ее

изготовления тоже делают специальную модель. Выступающие верхние части

модели соединяют с атмосферой специальными каналами, называемыми

выпорами. Выпоры служат для облегчения и ускорения заполнения формы, а

также для выполнения металла, обусловленного усадкой при кристаллизации.

3.1. Требования, предъявляемые к формовочным материалам

Смеси песка и глины должны обладать пластичностью, прочностью,

газопроницаемостью, огнеупорностью, теплопроводностью, долговечностью и

дешевизной, недефицитностью.

Пластичность – это способность воспринимать форму модели. Эта

характеристика зависит, в основном, от влажности и содержания глины.

Прочность необходима для сохранения формы при толчках, давлении, металла.

Прочность растет с повышением содержания глины и уменьшением размеров

частиц песка. Вода, при содержании до 6-8% повышает прочность, а затем

снижает. Газонепроницаемость – способность пропускать через свои поры пары

воды и газы, образующиеся при контакте с жидким металлом. При

недостаточной газонепроницаемости литейная форма плохо заполняется

металлом, а сама отливка поражается газовыми раковинами. Эта

характеристика зависит от состава смеси, то есть от распределения частиц по

размерам и способа уплотнения, который проводится встряхиванием, либо

давлением. Огнеупорность существенно зависит от содержания различных

добавок и их поведения по отношению к металлу. Самое главное, чтобы

формовочная смесь не пригорела к металлу.

Пригар зависит от наличия примесей легкоплавких веществ, таких как

Na2CO3, K2CO3, NaCl и т.п., а также соединений, дающих легкоплавкие

соединения при взаимодействии с SiO2.

Теплопроводность – качество смеси, которое определяет структуру

металла. Уменьшение теплопроводности достигается использованием присадок

коксового порошка. Увеличение теплопроводности достигается присадками

дроби.

Важным свойством формовочных материалов является податливость, т.е.

способность воспринимать термические изменения формы после ее заливки

металлом без разрушения.

Используемые в литейном производстве смеси проходят соответствующие

лабораторные испытания.

При изготовлении литейных моделей учитывается припуск на дальнейшую

механическую обработку.

Модели для различных металлов и сплавов красят в различные цвета: для

чугунного литья – в красный цвет, стального – в синий, медного – в желтый.

Опоки после сборки скрепляются либо штырями, либо накидными болтами

во избежание «всплывания» опоки в жидком металле.

В некоторых случаях используют формовку по шаблону. Набивка крупных

опок, а в последнее время и не очень крупных, производится формовочными

машинами.

Для прочности стержни и тело формы для крупных отливок скрепляют

проволочными каркасами.

Перед разливкой литейные формы подсушивают, особенно при отливке

крупных деталей. Большинство же отливок производят «всырую», поскольку

операция сушки удорожает производство.

Сушка проводится при температурах 300-3500С, иначе при более высоких

температурах будет наблюдаться искажение формы и появление трещин. Чем

больше в литейной смеси глины, тем может быть выше температура сушки

(при 20% глины температура сушки может быть повышена до 400-4500С). Если

в качестве связки в литейной смеси используется масляная связка, то

температура сушки должна быть 200-2500С, при сульфитно-спиртовой барде,

декстрине и патоке – 150-1800С. Вышеприведенные температуры выбираются

так, чтобы не происходило существенных химических изменений в материалах

связки.