Особенности технологии производства фасонных отливок

Изготовление фасонных отливок из алюминиевых сплавов производится всеми известными способами литья.

При разработке технологии изготовления отливок необходимо учитывать особенности отдельных групп алюминиевых спла­вов.

Сплавы I группы (АК12(АЛ2), АК9ч(АЛ4), АК7ч(АЛ9), АК9, АК8(АЛ34)), обладающие хорошими литейными свойствами, могут быть использованы для изготовления сложных по конфигурации отливок без особого опасения образования в них трещин при затрудненной усадке. Основным недостатком силу­минов является склонность к образованию рассеянной газовой пористости. Поэтому при литье силуминов особое внимание уделяют рафинированию расплавов от растворенного водорода.

Сплавы II группы (АК5М(АЛ5), АК8М(АЛ32)) имеют более широкий, чем сплавы I группы, интервал кристаллизации и ме­нее склонны к образованию газовой пористости. Изготовление сложных по конфигурации отливок из этих сплавов требует тща­тельной разработки теплового режима форм.

Сплавы III группы (АМ5(АЛ19)) обладают широким интерва­лом кристаллизации и низкими литейными свойствами. Большая линейная усадка и склонность к образованию трещин при зат­рудненной усадке обусловливают применение их для изготовле­ния отливок несложной конфигурации с равномерными по тол­щине стенками. Внутренние полости в отливках из этих сплавов выполняют обычно податливыми песчаными стержнями; при использовании металлических стержней их необходимо своевре­менно удалять из отливки. Отливки из этой группы сплавов склон­ны к короблению из-за неравномерного охлаждения в кокилях. Поэтому в конструкциях отливок предусматривают ребра жест­кости и технологические стяжки. Для снятия термических напря­жений отливки иногда подвергают отжигу.

Сплавы IV группы (АМг5К(АЛ13), АМг11(АЛ22), АМг6л(АЛ23), АМг10(АЛ27)) склонны к образованию усадочных трещин, име­ют большую линейную усадку и предрасположены к окислению и образованию оксидных плен. Отливки из сплавов с высоким со­держанием магния (АМг11(АЛ22), АМгЮ(АЛ27)) отличаются хруп­костью и требуют очень осторожного обращения при извлечении из кокиля. Из сплавов этой группы изготавливают отливки про­стой конфигурации.

Сплавы V группы (АК7Ц9 (АЛИ), АЦ4Мг (АЛ24)) и сложнолегированные сплавы II группы (АК12М2МгН (АЛ25), АК12ММгН (АЛ30)) обладают повышенной склонностью к образованию тре­щин при затрудненной усадке. При тщательной отработке тепло­вого режима литья из сплавов можно изготавливать отливки слож­ной конфигурации.

Литье в песчаные формы

Литьё в разовые формы наи­более широкое применение при изготовлении отливок из алюми­ниевых сплавов получило литье в сырые песчаные формы. Это обусловлено невысокой плотностью сплавов, небольшим сило­вым воздействием металла на форму и низкими температурами литья (680...800 °С).

Для изготовления песчаных форм используют формовочные и стержневые смеси, приготовленные из кварцевых и глинистых песков (ГОСТ 2138-91), формовочных глин (ГОСТ 3226-77), свя­зующих и вспомогательных материалов.

Выполнение полостей в отливках осуществляют с помощью стержней, изготавливаемых в основном по горячим (220...300 С) стержневым ящикам. Для этой цели используют плакированный кварцевый песок или смесь песка с термореактивной смолой и катализатором. Для изготовления стержней широко используют однопозиционные пескострельные автоматы и установки, а так­же карусельные многопозиционные установки.

Стержни, подвергающиеся сушке, изготавливают на встряхи­вающих, пескодувных и пескострельных машинах или вручную из смесей с масляными или водорастворимыми связующими. Продолжительность сушки (от 3 до 12 ч) зависит от массы и раз­меров стержней и определяется обычно опытным путем. Темпе­ратуру сушки назначают в зависимости от природы связующего: для масляных связующих 250...280 °С, а для водорастворимых160-200 °С.

Для изготовления крупных массивных стержней все большее применение получают смеси холодного твердения (ХТС) или жидкоподвижные самотвердеющие смеси (ЖСС). Смеси холод­ного твердения в качестве связующего содержат синтетические смолы, а катализатором холодного твердения обычно служит ор- тофосфорная кислота. Смеси ЖСС содержат поверхностно-ак­тивное вещество, способствующее текучести материала.

Соединение стержней в узлы производят склейкой или путем заливки алюминиевых расплавов в специальные отверстия в знаковых частях.

Усадка сплава при охлаждении обеспечивает необ­ходимую прочность соединения.

Плавное без ударов и завихрений заполнение литейных форм обеспечивается применением расширяющихся ЛС с соотношением площадей сечений основных элементов Р_ст : Р : Р =1:2:3: 1:2:4; 1:3:6.

Щелевою или многоярусного подвода металла к полости литеиной формы…

Тип литниковой системы выбирают с учетом габаритов отлив­ки, сложности ее конфигурации и расположения в форме. Залив­ку форм для отливок сложной конфигурации небольшой высоты осуществляют, как правило, с помощью нижних литниковых си­стем. При большой высоте отливок и тонких стенках предпочти­тельно применение вертикально-щелевых или комбинированных литниковых систем. Формы для отливок малых размеров допус­тимо заливать через верхние литниковые системы. При этом вы­сота падения струи металла в полость формы не должна превы­шать 80 мм.

Для уменьшения скорости движения расплава при входе в по­лость литейной формы и лучшего отделения взвешенных в нем оксидных плен и шлаковых включений в литниковые системы вводят дополнительные гидравлические сопротивления — уста­навливают сетки.

Литники (питатели), как правило, подводят к тонким сечени­ям (стенкам) отливок рассредоточенно по периметру с учетом удобства их последующего отделения при обработке. Подвод ме­талла в массивные узлы недопустим, так как вызывает образова­ние в них усадочных раковин, макрорыхлот и усадочных Сплавы с узким интервалом кристаллизации (АК12 (АЛ2), АК9ч (АЛ4), АК7ч (АЛ9), АК8 (АЛ34), АК9, АК12М2МгН (АЛ25), АК12ММгН (АЛЗО)) предрасположены к образованию концент­рированных усадочных раковин в тепловых узлах отливок. Для выведения этих раковин за пределы отливок широко используют установку массивных прибылей. Для тонкостенных (4...5 мм) и мелких отливок масса прибыли в 2...3 раза превышает массу от­ливок, для толстостенных — до 1,5 раз. Высоту прибыли выбира­ют в зависимости от высоты отливки. При высоте менее 150 мм высоту прибыли Я_при6 принимают равной высоте отливки Я_отл. Для более высоких отливок отношение Н_а&и6/Н принимают равным 0,3...0,5. Соотношение между высотой прибыли и ее толщиной составляет в среднем 2...3. Наибольшее применение при литье алюминиевых сплавов находят верхние открытые прибыли круг­лого или овального сечения; боковые прибыли в большинстве случаев делают закрытыми. Для повышения эффективности ра­боты прибылей их утепляют, заполняют горячим металлом, доли­вают. Утепление обычно осуществляют наклейкой на поверхность формы листового асбеста с последующей подсушкой газовым пламенем.

Сплавы с широким интервалом кристаллизации, например АМ5(АЛ19), склонны к образованию рассеянной усадочной по­ристости. Пропитка усадочных пор при помощи прибылей мало­эффективна. Поэтому при изготовлении отливок из подобных сплавов не рекомендуется применять массивные прибыли. Для получения высококачественных отливок осуществляют направ­ленную кристаллизацию, широко используя для этой цели уста­новку холодильников из чугуна и алюминиевых сплавов. Опти­мальные условия для направленной кристаллизации создает вер­тикально-щелевая литниковая система.

Тип литниковой системы выбирают с учетом габаритов отлив­ки, сложности ее конфигурации и расположения в форме.

При большой высоте отливок и тонких стенках предпочти­тельно применение вертикально-щелевых или комбинированных литниковых систем. Формы для отливок малых размеров допус­тимо заливать через верхние литниковые системы. При этом вы­сота падения струи металла в полость формы не должна превы­шать 80 мм.

Для уменьшения скорости движения расплава при входе в по­лость литейной формы и лучшего отделения взвешенных в нем оксидных плен и шлаковых включений в литниковые системы вводят дополнительные гидравлические сопротивления — уста­навливают сетки.

Литники (питатели), как правило, подводят к тонким сечени­ям (стенкам) отливок рассредоточенно по периметру с учетом удобства их последующего отделения при обработке. Подвод ме­талла в массивные узлы недопустим, так как вызывает образова­ние в них усадочных раковин.

Усадка сплава при охлаждении обеспечивает необ­ходимую прочность соединения.

Плавное без ударов и завихрений заполнение литейных форм обеспечивается применением расширяющихся литниковых сис­тем с соотношением площадей сечений основных элементов Р_ст : Р : Р =1:2:3: 1:2:4; 1:3:6 соответственно.

Сплавы с узким интервалом кристаллизации (АК12 (АЛ2), АК9ч (АЛ4), АК7ч (АЛ9), АК8 (АЛ34), АК9, АК12М2МгН (АЛ25), АК12ММгН (АЛЗО)) предрасположены к образованию концент­рированных усадочных раковин в тепловых узлах отливок. Для выведения этих раковин за пределы отливок широко используют установку массивных прибылей. Для тонкостенных (4...5 мм) и мелких отливок масса прибыли в 2...3 раза превышает массу от­ливок, для толстостенных — до 1,5 раз. Высоту прибыли выбира­ют в зависимости от высоты отливки. При высоте менее 150 мм высоту прибыли принимают равной высоте отливки. Для более высоких отливок отношение принимают равным 0,3...0,5. Соотношение между высотой прибыли и ее толщиной составляет в среднем 2...3. Наибольшее применение при литье алюминиевых сплавов находят верхние открытые прибыли круг­лого или овального сечения; боковые прибыли в большинстве случаев делают закрытыми. Для повышения эффективности ра­боты прибылей их утепляют, заполняют горячим металлом, доли­вают. Утепление обычно осуществляют наклейкой на поверхность формы листового асбеста с последующей подсушкой газовым пламенем.

Сплавы с широким интервалом кристаллизации, например АМ5(АЛ19), склонны к образованию рассеянной усадочной по­ристости. Пропитка усадочных пор при помощи прибылей мало­эффективна. Поэтому при изготовлении отливок из подобных сплавов не рекомендуется применять массивные прибыли. Для получения высококачественных отливок осуществляют направ­ленную кристаллизацию, широко используя для этой цели уста­новку холодильников из чугуна и алюминиевых сплавов. Опти­мальные условия для направленной кристаллизации создает вер­тикально-щелевая литниковая система.