Литейная форма и ее основные элементы.
Процесс получения отливок заключается в заливке расплава в специально приготовленную литейную форму. Литейной формой называют систему элементов, образующих рабочую полость, которая по размерам и конфигурации соответствует изготовляемой отливке. Заливаемый в полость расплав принимает очертания и затвердевает в ней, образуя отливку.
1 Подмодельная плита
Модель- приспособление для получения в лит форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки.
Модель лит системы – приспособление для образования в лит форме отпечатке системы каналов, подводящих расплав в рабочую полость формы.
Литейный стержень – это отдельно изготовляемый элемент формы. Применяется для образования в отливке отверстия или внутренней полости. Стержни изготавливают с помощью стержневого ящика 4, в которые после его сборки подают
стержневую смесь, обычно состоящую из кварцевого песка, связующего и спец добавок.
4 Стержневой ящик – приспособление, имеющее полость для получения в ней стержня в нем выполняют центральный вентиляционный канал 5 . Стержень устанавливают при сборке на опорные части в соответствующие углубления формы, образуемые выступающими частями 6 модели. Опорные части стержней называют стержневыми знаками 6.
Литейная форма состоит из двух полуформ : верхней 8 и нижней 7; их изготавливают из формовочной смеси, уплотняемой в опоках 9.
Литейной опокой называют приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении лит формы, транспортировке ее и заливке жидким металлом.
Процесс изготовления литейных форм из формов и стерж смесей называется формовкой.
1.4 Технологический процесс изготовления отливок.
1) Подготовка формовочных и стержневых смесей.
Подготовка шихтовых материалов.
2) Приготовление формовочной и стержневой смеси. Контроль смесей.
Изготовление и сушка форм и стержней. Складирование форм и стержней.
3) Приготовление расплава. Контроль расплава.
4) Сборка форм.
5) Заливка форм.
6) Охлаждение отливок.
7) Выбивка отливок из формы, разрушение форм и стержней.
10) Обрубка литниковой системы от отливки.
11) Термообработка.
12) Очистка, зачистка, исправление дефектов.
13) Контроль качества отливок.
14) Окраска.
15) Складирование.
1.5 Материалы для стержней и форм, их виды, характеристика.
Формовочные пески.
Для приготовления формовоч и стержневых сесей применяют в основном кварцевые пески, основу которых составляет кремнезем (SiO2)
Характеристики песка
- Tплавл= 1713°С.
- огнеупорны,
- обладают высокой прочностью и твердостью, широко распространены в природе и дешевы.
Примеси входящие в состав песка:
- полевой шпат и слюда. Эти примеси снижают огнеупорность песка увеличивая возможность образования пригара на отливках.
Пески по составу бывают:
- кварцевые содержащие до 2% глины.
-глинистыми от 2 до 50% глины.
По ГОСТ 2138-84 формовочные пески подразделяют на классы и группы.
-Класс песка -определяется его химсоставом содержанием (SiO2),
глинистой составляющей и содержанием вредных примесей (табл 3.1),
-группа песка - размер его зерен (табл 3.2).
-категория песка А- пески с большим остатком на крайнем верхнем сите. Б – пески с большим остатком на крайнем нижнем сите.
Песок просеивают на трех смежных по размерам ситах и оставшийся в наибольшем количестве песок на ситах называется основной зерновой фракцией. По номеру среднего из 3 смежных сит опред группу песка.
В марке песка на первом месте указывают класс песка, потом группу и категорию. Например 1К02А обозначают кварцевый песок 1го класса, средней зернистости, группы 02 категории А. Обогащенные пески получают из природных уменьшая глинистую составляющую вредные примеси в них.
Формовочные глины распространенный связующий материал в формовочных смесях.
Состав глин: из мельчайших частиц водных алюмосиликатов с размерами не более 0,022мм. Отличительной способностью глины явл способность набухать в воде, причем чем больше глина способна удерживать воды, тем выше ее связующие и пластические свойства. Широко распространены в лит производстве каолиновые и бентонитовые.
Глины подразделяются :
- бентонитовые, глины обладают очень высокими связующими свойствами, т. к. способны удерживать большое количество воды, чем другие виды глин. Это позволяет при их применении в 2-3 раза сократить содержание глины в формовочных смесях и этим повысить огнеупорность и газопроницаемость смесей. Бентонитовые глины применяются при приготовлении высококачественных формов смесей. В связи с потерей кристаллизационной влаги при высоких температурах сушки 120-200°С. Бентонитовые глины теряют связующую способность, поэтому их применяют только для формовки по сырому. Недостаток бентонитовых глин пониженная огнеупорность 1250-1300°С.
- каолиновые, Основной минерал каолиновых глин явл каолинит (Ai 2O3*2SiO2*2H2O) имеющий Tплавл= 1750-1787°С Меньше чем бентонитовые набухают в воде.) Вредные примеси снижают огнеупорность глин, их термохимическую устойчивость.
- полиминеральные.
По содержанию вредных примесей глины делят на 3 группы:
-с высокой Т1,
-средней Т2,
-низкой Т3 термохимической устойчивостью.
Связующая способность глины оценивается пределом прочности смеси на сжатие во влажном и сухом состояниях.
По величине предела прочности во влажном состоянии формовочные глины делят на П - прочносвязующая,
С – среднесвязующая,
М - малосвязующая.
В обозначении марки глины первая буква означает вид глины по минеральному составу (каолин, бентонит, полиминер). Вторая буква – группу по пределу прочности во влажном состоянии, первая цифра – подгруппу по пределу прочности в сухом состоянии, а буква Т с индексом - группу глины по содержанию вредных примесей. Например КП2Т1 каолиновая, прочносвязующая во влажном состоянии, среднесвязующая в сухом состоянии с высокой термохимической устойчивостью.
Связующие материалы. Предназначены для склеивания зерен песка и придания смесям необходимой прочности вначале в сыром, а затем в сухом или химически отвержденном состоянии
1)Все связующие материалы по природе делятся на:
А - органические неводные. Проявляют свои физические свойства, не требуя добавки воды и не растворяются в ней. Это масла, битумы, канифоль и др.
Б - органические водные, проявляют свои свойства после растворения их в воде, а после ее испарения связывают зерна песка. (лигносульфонаты технические, декстрин, патока, сульфитно-спиртовая бражка.)
В - неорганические водные (жидкое стекло, цемент) не растворяются в воде и используются в виде растворов в органических растворителях (спирте, ацетоне), не выгорают что затрудняет выбивку форм и стержней.
В отличие от неорганических связующих органические выгорают при заливке расплава в литейную форму что обеспечивает хорошую податливость стержней и их выбиваемость
2) по характеру затвердевания
- на затвердевающие необратимо
- обратимо
- с промежуточным характером затвердевания
Вспомогательные формовочные материалы
К вспомогательным формовочным материалам относят специальные добавки, вводимые в формовочные и стержневые смеси при их приготовлении.
- Противопригарные добавки применяют каменноугольную пыль(при чугунном литье), мазут (при литье из сплавов на основе меди). Действие основано на том, что в период заливки формы сплавом в результате их выгорания на поверхности раздела металл-форма создается газовая прослойка, препятствующая проникновения жидкого металла в поры смеси, кроме того присутствие окиси углерода в газообразных продуктах создает восстановительную атмосферу в форме, препятствующую окислению металла.
При стальном литье в качестве противоприг добавки вводят 15-30% пылевидного кварца.
- Защитные добавки при изготовлении отливок из сплавов на основе магния вводятся в формовочные и стержневые смеси таких добавки, как борная кислота и фтористая присадка. Действие этих присадок основано на том, что под влиянием температур заливаемого в форму сплава они разлагаются образуя защитную атмосферу, препятствующую окислению и самовозгоранию магниевых сплавов.
- Добавки улучшающие податливость смесей -
С целью уменьшения вероятности образования трещин в отливках вводят в состав смеси такие добавки , как древесные опилки, торф, кокс. Действие этих добавок состоит в том, что под влиянием тепла, заливаемого в форму сплава, они сгорают, образуя пустоты, которые повышают податливость смеси при усадке отливок.
Добавки улучшающие текучесть смесей. В ПГС предназначенные для уплотнения прессованием, вводят битум, пропан-асфальт, сульфитно-спиртовыю бражку и др. Данные добавки образуют на зернах песка пленку, облегчающую им скольжение относительно др. др. в процессе прессование смеси.
- Добавки улучшающие выбиваемость смесей.
В стержневых смесях в качестве связующего используют неорганические формовочные материалы, приводящих к спеканию зерен смеси под влиянием температурного воздействия. Для улучшения выбиваемость смесей в качестве связующего применяют асбест, битум, боксит.