Раздел 5. Технология литейного производства

Тема 18. Способы изготовления отливок

Вопросы:

1. Сущность и назначение литейного производства. Модельный комплект, его назначение и состав.

2. Требования к стержневым и формовочным смесям, их состав.

3. Основные сведения об изготовлении литейной формы.

1. Процесс получения заготовок деталей ма­шин и других изделий методом литья называют литей­ным производством. Отливают заготовки массой от нескольких граммов до сотен тонн практически любой формы (заготовки бло­ков цилиндров, гильз, поршней, поршневых колец, кор­пусов коробок передач, чугунных зубчатых колес). Русский мастер-литейщик Андрей Чохов в 1586 г. отлил из бронзы царь-пушку массой около 39 т, а Михаил Моторин в 1735 г. отлил из бронзы знаменитый царь-колокол массой около 200 т.

Модельный комплект – это комплект формовочных приспособлений, необходимый для образования при формовке рабочей полости литейной формы. В его состав входят:

Литейная модель (рис. 21, а) – приспособление для получения в литейной форме отпечатка, соответствующего конфигурации и раз­мерам отливки. В зависимости от сложности изготовляемой отливки модели делают цельными и разъемными из двух и более частей.

Стержне­вой ящик – приспособ­ление, имеющее рабочую полость для получения в ней стержня нужных размеров и очертаний из стержневой смеси.

Литейный стержень является элементом литейной формы и служит для образования отверстия, полости или иного сложного контура в отливке.

Литниковая си­стема – это система каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки Рис.21

при затвердевании. В её состав входят чаша, стояк, шлакоуловитель, питатель и выпор.

Стержневые ящики чаще всего делают разъемными из двух частей (рис. 21, б). Верти­кальным стенкам модели придают конусность, называе­мую формовочным уклоном, который необходим для облегчения выемки модели из формы. Значение уклона зависит от размера модели и составляет 0,5...2,5°. Чем больше размер модели, тем меньше уклон. Размеры мо­дели должны быть больше размеров отливки на значе­ние усадки металла. Усадкой называют уменьшение раз­меров отливки при ее охлаждении. Для чугунов усадка равна 1%, а для сталей – 2%. Во многих отливках пре­дусматривают припуски на механическую обработку. Мо­дели и стержневые ящики делают из дерева (единичное про­изводство), чугуна, алюминиевых сплавов, пластмасс и других материалов (серийное и массовое производство). Модельной плитой называют плиту, на которой закрепляют части модели и литниковую систему, служащую для набивки одной из парных опок при неразъемных моделях.

2. Формовочная смесь – многокомпонентная смесь фор­мовочных материалов, в состав которой входит кварцевый песок, глина, молотый каменный уголь, опилки и др. до­бавки.

Формовочные смеси должны обладать прочностью, пластичностью, газопроницаемостью, непригораемостью, податливостью и долговечностью. Прочность – способ­ность не разрушаться при изготовлении разовой литей­ной формы и в процессе заполнения ее металлом. Подат­ливость – способность сжиматься при усадке металла. Долговечность – способность формовочной смеси к мно­гократному использованию. Все эти требования обеспе­чиваются соответствующим составом смеси. Чем больше глины в формовочной смеси, тем выше ее пластичность и прочность, но ниже газопроницаемость. Каменноуголь­ная пыль, мазут, графит улучшают непригораемость, а опилки – поддатливость смеси.

По назначению формовочные смеси делят на облицо­вочные, наполнительные и единые. Облицовочной формо­вочной смесью покрывают модель первым слоем. Наполнительная смесь служит для наполнения формы после нанесения обли­цовочной смеси. Единую смесь (формовочную или стержневую) используют одно­временно в качестве облицовочной и наполнительной смеси и применяют при машинной формовке.

Стержневой смесью называют многокомпонентную смесь формовочных материалов, соответствующую усло­виям технологического процесса изготовления неметал­лических линейных стержней. Данные смеси состоят из кварцевого песка (до 97%), глины (до 3%) и крепите­лей (патока, декстрин, льняное масло и др.).

3 . Технология изготовления литейных форм. По ГОСТ 18169-72 литейной формой называется система эле­ментов, образующих рабочую полость, при заливке ко­торой расплавленным металлом формируется отливка. Разовая форма – литейная форма, разрушаемая при извлечении отливки. Для изготовления разовых литей­ных форм применяют ручную и машинную формовки. Ручную формовку используют при изготовлении не­большого количества отливок, а машинную – в серий­ном и массовом производстве. Применяют следующие разновидности ручной формовки: в формовочной смеси без опок, в формовочной смеси с одной опокой, в двух и более опоках, по шаблону. Литейной опокой называют приспособление для удержания формовочной смеси.

Рис. 22. Формовка модели втулки:

а – укладка полумодели на подмодельную доску; б – покрытие облицовочной смесью; в – засыпка и трамбовка наполни­тельной смеси; г – накалывание отверстий для выхода газов; д – установка верхней опоки и второй полумодели; е – уста­новка элементов литниковой системы и наполнение формовочной смесью; ж – установка стержней и сборка формы; з – отливка втулки с необрубленным литником и выпором; 1 – подмодельная доска; 2 – полумодель; 3 – нижняя опока; 4 – вторая по­лумодель; 5 – элементы литниковой системы; 6 и 9 – выпор; 7 – стержень; 8 – литник

Опоки делают в виде рамок различных форм и разме­ров из чугуна, стали и алюминиевых сплавов.

В практике литейного производства наибольшее при­менение получили ручная и машинная формовка в двух опоках. На рисунке 22 показан технологический процесс изготовления литейной формы для отливки втулки руч­ной формовкой в двух опоках по разъемной модели. Руч­ная формовка характеризуется низкой производитель­ностью и высокой трудоемкостью.

Машинная формовка – способ изготовления литейных форм на специальных машинах. При этом способе фор­мовки механизируются операции уплотнения формовоч­ной смеси в опоке и извлечения моделей из формы, что резко повышает производительность труда по сравнению с ручной формовкой.

Каждая технология изготовления литейных форм для отливок из чугуна, стали, цветных металлов имеет свои особенности.