Саратовский государственный технический университет
Кафедра «Материаловедение и высокоэффективные процессы обработки»
Методические указания к лабораторной работе
по курсу:
«Технология конструкционных материалов»
«Получения заготовок при литье в оболочковые формы»
Саратов 2000
Цель работы: изучить технологию получения оболочковой формы и ознакомиться с техникой заливки металла.
ОСНОВНЫ ПОНЯТИЯ:
Сущность получения отливок заключается в том, что расплавленный и перегретый металл заданного состава заливается в литейную форму, внутренняя полость которой с максимальной степенью приближения воспроизводит конфигурацию и размеры будущего изделия. В настоящее время заметно возросший интерес специалистов к технологии литья в оболочковые формы объясняется такими тенденциями развития машиностроения, как получение отливок с особыми конструктивными, эксплуатационными и технологическими свойствами, а также как повышение требований к качеству отливок, точности размеров и конфигурации, шероховатости поверхности и товарного вида. Объектами особого внимания специалистов являются: особенности охлаждения и затвердевания отливок в оболочковых формах с различными опорными слоями и охлаждающими средами, закономерностями деформирования и разрушение оболочковых форм и стержней. В результате выполненных исследований получены новые рекомендации по интенсификации процесса заливки металла с использованием электрических дуг, по повышению термостойкости оболочковых форм и, как следствие, увеличение точности отливок, снижению специфических дефектов типа «апельсиновая корка».
Способ литья в оболочковые формы основан на получении полуформ и стержней в виде оболочек толщиной 6 – 10 мм. Их изготовляют путем отверждения на металлической оснастке слоя смеси, в которой связующие при нагреве вначале расплавляются, а затем затвердевают (полимеризуются), придавая оболочке высокую прочность.
Технология литья в оболочковые формы включает ряд операций, выполнение которых имеет особенности. К ним относятся: приготовление плакированной песчано-смоляной смеси; формирование на модельной оснастке тонкостенных полуформ; сборка форм и их подготовка к заливке. Особенности обусловлены свойствами связующего, в качестве которого обычно используют пульвербакелит ПК-104 – смесь фенолоформальдегидной смолы марки 104 с 8% уротропина. В исходном состоянии смола термопластична, то есть при нагреве и охлаждении обратимо расплавляется и затвердевает. В присутствии уротропина она становится термореактивной, полимеризуется и затвердевает необратимо. Твердение смолы укоряется при 250 °С. При нагреве выше 400°С связующее разлагается.
Плакирующую смесь приготовляют горячим или холодным способами. При горячем плакировании мелкозернистый песок, предварительно нагретый до 150°С, смешивают в бегунах со смолой 104, которая при 70-130 °С расплавляется и обволакивает зерна песка тонкой пленкой. Смесь при этом комкуется и одновременно размалывается. После охлаждения ее до 60 °С добавляют уротропин для необратимого твердения на модельной оснастке. Вводят уротропин в виде 30% - ного водяного раствора.
При холодном плакировании пульвербакелит растворяют в спирте или ацетоне и перемешивают с песком, продувая воздухом. Растворитель при этом испаряется и на песчинках образуется термореактивная пленка. После полного высыхания смеси комья тоже разминают.
Модели чаще всего изготавливают из чугуна, реже из стали и алюминия. Оболочковые полуформы получают на модельных плитах, нагретых до 250°С и покрываемых из пульверизатора разделительным составом для предотвращения прилипания смеси к модели. В качестве разделительного состава используют силиконовую или другие жидкие композиции. Песчано-смоляную смесь засыпают на плиту на 15-25 с, она прогревается до температуры расплавления смолы на глубину 6-10 мм, образуя оболочку, которую затем выдерживают при температуре 350°С в печи в течении 60 с и снимают с плиты. Таким же образом изготавливают вторую полуформу и собирают (приклеивают) с первой. Готовые оболочковые формы помещают в опоку, засыпают песком или чугунной дробью и заливают сплав.
Оболочковая форма прогревается теплом залитого металла и при 400°С и выше связующие разлагаются и постепенно разупрочняются. Вследствие этого существенно улучшаются податливость и выбиваемость форм.
Расход формовочной смеси при литье в оболочковые формы в 8-10 раз меньше, чем при литье в песчаные формы. После термической регенерации песок песок можно использовать повторно.
При литье в оболочковые формы поверхность отливки имеет меньшую шероховатость и более высокую точность размеров по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы. Качество изделия во многом определяется качеством и прочностью изготовленных оболочковых полуформ.