Раздел II. Литейное производство
Тема 4. Сущность литья. Литье в разовые песчано-глинистые формы (пгф)
4.1. Литье
Литье – это технологический процесс получения изделия путем заливки
расплавленного металла в соответствующую форму с последующей его кристаллизацией.
Формы могут быть открытыми или закрытыми (рис. 4.1), одноразовыми из песчаноглинистых смесей или многоразовыми металлическими. Одноразовые формы могут быть сухими (проводится сушка в сушильных печах или факелом газовой горелки) или сырыми (сушка не производится). Недостатки открытой формы:
• нельзя изготовить отливки неплоские сверху;
• ускоренное и неравномерное охлаждение отливки (возможны отбел чугуна, образование трещин, коробление отливок);
• требуется увеличенная высота отливки, компенсирующая усадочную раковину и др. дефекты верхней части отливки;
• при прямой заливке возможно нарушение земляной формы тяжелой струей металла;
• не всегда возможна установка стержней. В закрытой форме кристаллизация металла идет под давлением столба жидкости в стояке и выпорах, что способствует уплотнению металла. Для сплавов, имеющих большую усадку, например, для сталей, в форме создаются специальные ёмкости, диаметр которых значительно превосходит толщину стенки основной отливки. Кристаллизация металла в таких ёмкостях происходит в последнюю очередь, что обеспечивает образование усадочных раковин не в теле отливки, а внутри этих дополнительных ёмкостей, которые называются прибылями. Происхождение их названия к выгоде никакого отношения не имеет, т. к.
Рис. 4.1. Схемы открытой (а) и закрытой( б) формовки:
1 – поддон, 2 – нижняя опока, 3 – верхняя опока, 4 – отливка, 5 – выпоры для отвода га-
за, 6 – питатель для подвода металла, 7 – стояк с литейной чашей, в которую залива-
ется металл, 8 – стержень, обеспечивающий получение в отливке отверстия, 9 – уса-
дочные раковины, 10 – уплотнённая песчано-глинистая смесь, образующая форму
заливка жидкого дополнительного металла требует увеличения затрат. Например, в сложных стальных отливках вес прибылей, выпоров, питателей и стояка с литейной чашей может равняться весу получаемой отливки. Для чугунов, литейных сплавов из цветных металлов, обладающих хорошими литейными свойствами, прибыли не используются и вес литниковой системы составляет 10…30 % от веса отливки.
Технологический процесс получения отливки в разовой ПГФ предусматривает следующие операции:
• Выполнение моделей и стержневых ящиков, которые служат для изготовления форм и стержней. Модели, как правило, состоят из двух частей (верхней и нижней), с помощью которых получают верхние и нижние полуформы. Стержни служат для образования отверстий в отливках и могут иметь очень сложную форму.
• Приготовление формовочной смеси, основными компонентами которой является песок, глина и вода.
• Изготовление полуформ, которое осуществляется набивкой формовочной смеси в специальные металлические ящики без дна, которые называются опоками. Внутренняя полость форм образуется моделями.
• Приготовление стержневой смеси, которая состоит из песка и специальных крепителей. Изготовление стержней путём набивки в стержневые ящики и сушка стержней в специальных сушильных печах.
• Сборка литейных форм, при этом в нижнюю полуформу укладываются стержни. Затем нижняя опока накрывается верхней, при этом используются специальные направляющие, исключающие произвольное смещение форм относительно друг друга. Полуформы после этого скрепляются, чтобы исключить всплытие верхней полуформы под действием гидростатического давления металла.
• Плавка сплава заданной марки в плавильных печах, которыми для чугуна и стали являются обычно электродуговые или индукционные печи, а для цветных металлов могут быть использованы печи электрического сопротивления.
• Заливка форм, охлаждение, выбивка отливок из форм. Удаление из отливок стержней.
• Обрубка литейной системы (питателей, прибылей, стояков) и очистка отливок от пригоревшей формовочной и стержневой смеси.
• Контроль качества отливок.