Конструирование отливок

При литье в оболочковые формы отливки должны быть сконструированы с минимальным числом местных утолщений, обрабатываемых поверхностей. При конструировании выступов, приливов и бобышек на отливках необходимо учитывать возможность изготовление полуформ без дополнительных стержней. Поверхности желательно иметь плоскими либо цилиндрическими. Следует избегать конструирование отливок большой длины при малой ширине и толщине, так как они склонны к короблению. Над утолщениями в отливке следует располагать прибыли.

Толщина стенок отливок, получаемых в оболочковых формах, должна быть равномерной. Уменьшение их толщины вызывает технологические трудности, связанные с ограниченной возможностью заполнения тонких стенок. Для стальных отливок минимальная толщина стенок равна:

δ ≥ L/200+4

где L - длина отливки.

С увеличением содержания углерода стенку можно утолщать:

С, % …. 0,2 0,3 0,4 0,5

, мм …. 12-14 18-20 26-29 35-40

При литье в оболочковые формы размеры отливок выполняют по 4-5 классу точности.

Шероховатость поверхности зависит от зернового состава песчано-смоляной смеси, состояния поверхностей формы и стержня. Наименьшая шероховатость достигается в отливках из алюминиевых сплавов и составляет примерно 3мкм.

Припуски на механическую обработку зависят от способа литья, материала отливки и ее размеров.

Таблица 1 - Припуски на механическую обработку, мм

Наименьший размер отливки, мм	до 40	40 - 100	100 - 250
Величина припуска, мм (оболочковая)	0,5	0,3	1,5
Величина припуска, мм (песчанные)	3,5	4,0	5,0

Формовочные материалы

Технологический процесс изготовления оболочковых форм обуславливает высокие требования, предъявляемые к физико-механическим свойствам и стабильности песчано-смоляных смесей. Высокое качество песчано-смоляных смесей обеспечивается подбором исходных материалов, в качестве которых используются: кварцевые цирконовые, оливиновые пески, смолы, увлажнители, катализаторы и добавки, вводимые для улучшения свойств форм и стержней.

Для приготовления оболочковых форм рекомендуется применять пески марок 1К01, 1К016, 1К02 и 1К063, которые обладают высокой текучестью, прочностью, огнеупорностью, газопроницаемостью. Примеси в песках в виде полевого шпата, слюды и карбонатов образуют легкоплавкие соединения с окислами металлов, что приводит к пригару. С уменьшением зернистости песка прочность форм снижается. Форма и распределение зерен песка влияют на физико-механические свойства песчано-смоляных смесей (огнеупорность, текучесть, уплотняемость, газопроницаемость). При нагреве до 600°С зерна кварца увеличиваются в объеме на 4%, что может привести к браку отливок под действием термического удара.

Цирконовый песок более огнеупорен (Тпл =2400°С, а кварцевого - 1630°С) и обладает низким коэффициентом температурного расширения, химически стоек.

Оливиновый песок более огнеупорен, чем кварцевый, противопригарен и представляет наибольшую ценностью для отливок с меньшей шероховатостью.

В качестве связующих в производстве оболочковых форм могут применяться термореактивные смолы, которые разделяют на фенолоформальдегидные, карбамидные, эпоксидные, полисилоксановые. Для продления срока хранения смол, которые с течением времени твердеют, применяют ингибиторы, вещества, замедляющие процесс отверждения.

Фенолоформальдегидные смолы, наиболее часто применяемые при литье, получают из нефти или твердого топлива путем взаимодействия фенола, анилина и формальдегида. Для более интенсивного отверждения применяют уротропин. Уротропин представляет собой кристаллический порошок светло-желтого цвета (первый сорт) и желтого или коричневого цвета (второй сорт). Смешивая его с новолачной смолой, получают пульвербакелит – связующее с высокими технологическими свойствами.

Для уменьшения прилипаемости оболочковых форм и стержней к горячей металломодельной и стержневой оснастке, для увеличения живучести и теплопроводности смесей, а также для замедления реакции между формой и металлом в песчано-смоляные смеси вводят различные добавки: стеараты кальция и цинка, порошкообразный уголь, графит, фтороборат аммония, окись железа, двуокись марганца бентонит и другие.

Для изменения протекания скорости реакции отверждения синтетических связующих материалов применяют катализаторы органического или неорганического происхождения. Органические катализаторы - сульфокислоты, парафенилуретиналсульфохлорид, щавелевую кислоту используют для отверждения крбамидных и формальдегидных смол. К неорганическим катализаторам относятся ортофосфатную и соляную кислоту и аммонийные соли, которые используют для отверждения фурановых и мочевиноформальдегидных смол.

Для предотвращения неоднородности формовочной смеси, разделения основных компонентов при ее приготовлении и засыпке необходима предварительная обработка песка увлажнителем, к которому относятся : стеарин, парафин, керосин, жидкий бакелит, машинное масло. Названные вещества вводят в малых количествах, но этого достаточно, чтобы улучшить смачиваемость песчинок смолами.