18. Способы получения заготовок методом литья.
Литье – это технологический процесс получения фасонных деталей или заготовок путем заливки расплавленного Ме в литейную форму. После затвердевания Ме в форме получается литая деталь или заготовка называемая отливкой. Отливка подвергается дальнейшей механической обработке.
Разовые формы : 1) в песчано-глинистые формы с ручной и машинной формовкой (сталь, чугун, цв. Металлы и сплавы) . 2) оболочковые формы (песчано-глинистые): а) песчано-смоляные. б)химически твердеющие. в) жидко стекольные (нормальная сталь, латунью алюминий, кобальт, хром. 3) литье а) по выплавляемым моделям б) в замораживаемые модели в) по растворяемым моделям г) по газифицированным моделям (высоколегированные стали и сплавы, за исключением щелочных металлов, титана, жаропрочных сталей.
Многократные формы: 4) литье в неметаллические формы а) гипсовая б)песчано-цементная в) кирпичные г) глинистые д)графитовые е)каменные (все литейные материалы)
5) литье в кокиль (чугун, сталь, цветные сплавы, сталь аустенитного и ферритного класса)
6) литье под давлением (сталь, марганец, алюминий, цинк, олово, свинцово-медные сплавы).
7) центробежное а) машины с горизонтальной осью б) с вертикальной осью в) наклонной осью г)с вертикальной несимметричной осью (чугун, сталь, бронза)
8) литье выжиманием (марганец, алюминиевые сплавы)
9) вакуумное всасывание (медные сплавы)
10) литье под низким давлением ( чугун, алюминиевые сплавы)
непрерывное литье (сталь, чугун, цветные сплавы)
Определение величины припусков и размеров заготовок: допуск направлен в тело детали: для размеров элементов отливки, расположенных в одной части формы и не подвергающихся механической обработке, для остальных размеров – симметричный допуск. Ряды припусков устанавливаются в зависимости от сложности отливки и характера производства, а именно – меньшее значение припусков, т.е. первого ряда выбираются для простых отливок и для условий массового автоматического производства. Наибольший припуск – для сложных отливок, для индивидуального и мелкосерийного производства. Увеличение припуска дает увеличение лишнего металла детали, увеличение трудоемкости с увеличенными габаритами детали и уменьшение класса точности.
Точность отливки : 8-5-4-7-См0,8 ГОСТ 26645-85
8-класс размерной точности; 5-степень коробления отливки; 4-степень точности поверхностей отливки; 7-класс точности массы отливки; См 0,8 – допуск смещения.
Указание 1, 4 позиций обязательно.
В литейном производстве широко применяют специальные способы литья: в металлические формы (кокиле), центробежное литье, литье под давлением, литье по выплавляемым моделям и другие. Такими способами можно получить отливки высокой точности, с минимальными допусками по размерам, с высокой чистотой поверхности. Это сокращает или совсем исключает механическую обработку металла, что особенно важно при использование дорогостоящих и дефицитных сплавов, снижает трудоемкость и стоимость детали. Наряду с этим, каждый специальный способ литья имеет свои особенности, ограничивающие область его применения. Например, литье по выплавляемым моделям применимо лишь для относительно небольших изделий; центробежное литье - для получения труб и других изделий, имеющих форму тел вращения.
Литьё в песчано-глинистые формы
В литейном производстве наиболее распространено получение литых деталей в разовых формах, изготовленных из песчано-глинистых и др. смесей. Разовая форма пригодна только для одной отливки. При выбивке готовой детали форму разрушают.
На рис. 1 приведена литейная форма. Форма состоит из двух полуформ, полученных набивкой (уплотнением) формовочной смеси в металлические рамки – опоки. Для изготовления верхней и нижней полуформ используют разъёмную модель. Отверстие в отливке получают с помощью стержня, отдельно изготовленного из стержневой смеси. При сборке формы стержень устанавливают в углубления, образованные в форме знаками модели.
Металл заливают через литниковую систему. Воздух и выделяющиеся газы удаляются через выпор. Готовую отливку извлекают из формы, отрезают литники, очищают поверхность от остатков формовочных материалов и направляют на мех. обработку.
Плиту 1, опрокидывающийся бункер 2, формовочная смесь 3, песчано-смоляная оболочка 4, выталкиватели 5, Форма с вертикальной плоскостью разъема 6, контейнеры 7, чугунная дробь 8.
Литьё по выплавляемым моделям
Сущность способа литья по выплавляемым моделям состоит в том, что вместо дерева или металла модель изготавливается из такого материала, который без разрушения формы можно выплавить или растворить и получить неразъёмную форму, что обеспечивает высокую точность отливок. Чаще всего материалом модели является легко выплавляемая воскообразная масса. Процесс литья по выплавляемым моделям применяют для получения отливок сложной конфигурации с толщиной стенки до 0,5 мм преимущественно из стали и жаропрочных сплавов, трудно обрабатываемых механическим способом. Преимущества этого способа: возможность изготовления деталей из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью размеров до 4-ого класса и шероховатостью до 6-ого класса чистоты, что в ряде случаев устраняет механическую обработку; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей.
пресс-формах 1, модель 2, модельные блоки 3, емкость 4, специальную жидкую огнеупорную смесь 5,
Литьё в кокиль
Кокиль – металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. В отличие от разовой песчаной формы кокиль может быть использован многократно. Т.о., сущность литья в кокили состоит в применении металлических материалов для изготовления многократно используемых литейных форм, металлические части которых составляют их основу и формируют конфигурацию и свойства отливки.
Кокиль обычно состоит из двух полуформ, плиты, вставок. Полуформы взаимно центрируются штырями, и перед заливкой их соединяют рамками. Размеры рабочей полости кокиля больше размеров отливки на величину усадки сплава. Полости и отверстия в отливке могут быть выполнены металлическим или песчаными стержнями, извлекаемыми из отливки после её затвердевания и охлаждения до заданной температуры. Расплав заливают в кокиль через литниковую систему, выполненную в его стенках, а питание массивных узлов отливки осуществляется из прибылей (питающих выпоров). При заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости через вентиляционные выпоры, пробки, каналы, образующие вентиляционную систему кокиля. Основные элементы кокиля: полуформы, плиты, вставки, стержни и т.д. – обычно изготавливают из чугуна или стали. Выше рассмотрен кокиль простой конструкции, но на практике используют кокили различных, в том числе весьма сложных конструкций.
Основные операции технологического процесса. Перед заливкой расплава новый кокиль подготавливают к работе: поверхность рабочей полости и разъём тщательно очищают от следов загрязнений, ржавчины, масла; проверяют лёгкость перемещения подвижных частей, точность их центрирования, надёжность крепления. Затем на поверхность рабочей полости и металлических частей наносят слой огнеупорного покрытия облицовки и краски. Слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую поверхность формы от резкого повышения её температуры при заливке, расплавлении и схватывании с металлом отливки.
После нанесения огнеупорного покрытия кокиль нагревают до рабочей температуры, зависящей в основном от состава заливаемого сплава, толщины стенки отливки, её размеров, требуемых свойств. Затем в кокиль устанавливают песчаные и керамические стержни. Если таковые необходимы для получения отливки; половины кокиля соединяют и скрепляют специальными зажимами, а при установке кокиля на кокильной машине с помощью её механизма запирания, после чего заливают расплав в кокиль. После охлаждения отливки до заданной температуры
кокиль раскрывают, извлекают металлический стержень и удаляют отливку из кокиля. Из отливки выбивают песчаный стержень, обрезают литники, прибыли, выпоры, контролируют качество отливки. Затем цикл повторяется.
Рис.: Поддон 1, две симметричные полуформы 2 и 3, металлический стержень 4, пульверизатор 5, песчаный стержень 6, отливка 7.
Литьё под регулируемым давлением
К литью под регулируемым давлением относят способы литья, сущность которых заключается в том, что заполнение полости формы расплавом и затвердевание отливки происходит под действием избыточного давления воздуха или газа. Литьё под регулируемым давлением создаёт широкие возможности для управления заполнением формы расплавом. Если внутрь герметичной камеры а подавать сжатый воздух или газ под давлением Ризб>Ратм, то за счёт разницы давлений расплав поднимается по металлопроводу и заполняет форму до уровня,. Соответствующего Н=(Ризб - Ратм)/ρ. Такой способ заполнения называют литьём под низким давлением. Термин «низкое давление» используют потому, что подъём расплава и заполнения формы требуемое избыточное давление менее 0,1 МПа.