книги из ГПНТБ / Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов

чугунный и стальной лом, брикетированную стружку, ферро­ сплавы, топливо и флюсы. Эти исходные материалы называют ш и х - т о в ы м и. Их хранят на с к л а д е ш и х т ы , где также произ­ водят подготовку исходных материалов к плавке: сортировку, дробление до необходимых размеров, ш и х т о в к у — взвешива­ ние отдельных порций различных материалов в соответствии с р а с ­ четом для получения заданного химического состава металла.

Подготовленную шихту специальными транспортными средст­

наченные для расплавления и перегрева черных и цветных метал­ лов и сплавов. Для плавки чугуна применяют специальные печивагранки, электропечи и пламенные печи; для плавки стали — мар­ теновские печи, конверторы, электропечи, для плавки цветных сплавов — электропечи и пламенные печи.

Расплавленный металл должен быть перегрет в печи до опре­ деленной температуры, чтобы он хорошо заполнял литейную форму. После расплавления и перегрева металл сливают из печи в разли­ вочные ковши и транспортируют на участок заливки форм. Металл, залитый в форму, отдавая теплоту форме, охлаждается и затверде­ вает.

После охлаждения отливки формы разрушают (выбивают) и от­ ливки извлекают из форм. В ы б и в к у форм производят только после остывания отливок до определенной температуры, так как при высоких температурах сплавы недостаточно прочны и отливка может разрушиться. Выбивку форм осуществляют на специальных установках, расположенных в о т д е л е н и и или на у ч а с т к е В Ы б II в к и.

Отливки имеют литники, выпоры, иногда заусенцы и заливы металла, их поверхность может быть загрязнена пригоревшей к ней формовочной смесью. Отрезку или обрубку литников, выпоров,

ментом, на дробеструйных и дробеметных установках, в гидравли­ ческих, пескогидравлических и очистных барабанах.

После этого отливки поступают в о т д е л т е х н и ч е с к о г о . к о н т р о л я (ОТК). Здесь производят контроль отливок: про­ веряют их размеры и герметичность, наличие внутренних и внеш­ них дефектов (усадочных раковин, газовых раковин, трещин и др.), механические свойства и структуру металла. Отливки, имеющие незначительные дефекты, исправляют различными способами: газо­ вой и электрической заваркой, пропиткой различными смолами, нанесением замазки и др.

Очень часто .для получения требуемых структуры и механиче­ ских свойств, снятия внутренних напряжений отливки подвергают т е р м и ч е с к о й о б р а б о т к е — нагреву и охлаждению по строго заданным режимам (по времени и температуре) в термических

10

очистке и контролю.

Принятые ОТК или мастером литейного цеха отливки отправляют на склад готовых изделий, а оттуда на механическую обра­ ботку. Некоторые отливки перед отправкой в механический цех окрашивают, чтобы предотвратить коррозию.

При механической обработке отливкам придается окончатель­ ная геометрическая форма, требуемые точность и чистота поверх­ ности, предусмотренные чертежами и техническими условиями на готовую деталь. Это наиболее трудоемкий процесс в машинострое­ нии, так как затраты на механическую обработку составляют 40— 60% всех затрат на изготовление машины. Следовательно, необхо­ димо стремиться получать отливки с минимальными припусками на механическую обработку или такими точными и чистыми, чтобы не требовалась механическая обработка.

ГЛАВА II

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКТОВ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для изготовления отливок применяют большое число различных приспособлений, которые называют литейной оснасткой. Часть литейной оснастки, включающей все технологические приспособле­ ния, необходимые для получения в форме отпечатка модели о т - л и в к и, называют модельным комплектом.

Модельный комплект состоит из моделей отливки и элементов литниково-питающей системы; стержневых ящиков; модельных плит для установки или крепления моделей отливки и литниковой системы; сушильных плит и приспособлений для доводки и конт­ роля форм и стержней.

При формовке кроме модельного комплекта используют опоки и различные приспособления — наполнительные рамки, щитки, штыри, скобы и т. д. Поэтому наряду с понятием «модельный ком­ плект» употребляют понятие «формовочный комплект», т. е. полный комплект оснастки, необходимый для получения разовой формы.

Модельные комплекты изготовляются рабочими-модельщиками,

.как правило, высокой квалификации.

Модельный комплект должен 'удовлетворять следующим основ­ ным требованиям:

1)обеспечивать получение отливки определенной геометриче­ ской формы и размеров;

2)обладать высокой прочностью и долговечностью, т. е. обеспе­ чивать изготовление необходимого числа форм и стержней;

3)быть технологичным в изготовлении;

и

4)обладать минимальной массой и быть удобным в эксплуата­

ции;

5)иметь минимальною стоимость с учетом стоимости ремонта;

6)сохранять точность размеров н прочность в течение опреде­ ленного времени эксплуатации.

Требуемые точность, прочность п долговечность модельногокомплекта зависят от условий производства единичного, серийного,

массового. В единичном и мелкосерийном производстве чаще всего используют деревянные модельные комплекты; в массовом и круп­ носерийном производстве — металлические модельные комплекты, которые хотя и дороже, но значительно долговечнее деревянных.

В серийном производстве во многих случаях успешно приме­ няют модели из пластмасс, например эпоксидных смол, а также из гипса и цемента.

Металлические н пластмассовые модели в течение длительного срока службы сохраняют точность размеров, способствуют получе­ нию четкой конфигурации отливки, прочны и долговечны. Однако стоимость изготовления металлических и пластмассовых моделей в 3—5 раз превышает стоимость изготовления деревянных, поэтому их применение должно быть обосновано экономическим расчетом. Правильный, экономически обоснованный выбор материала для модельного комплекта позволяет существенно снизить себестои­ мость отливок.

§ 2. ДЕРЕВЯННЫЕ МОДЕЛИ

Свойства древесины

Древесина как модельный материал обладает рядом положи­ тельных свойств: малой плотностью, хорошей обрабатываемостью, способностью к склеиванию, удержанию лака и красок, низкой стоимостью. Однако древесина имеет неоднородное строение, спо­ собна поглощать и испарять влагу; при этом изменяются ее объем и механические свойства, она коробится. Указанные недостатки древесины можно частично устранить выбором соответствующих сортов дерева, режимом ее сушки и обработкой при изготовлении моделей.

Породы дерева, применяемые в модельном производстве. В за­ висимости от назначения и срока службы модели изготовляют из различных пород дерева: мягких, небольшой и средней твердости, твердых.

Л и п а — очень мягкое дерево, легко обрабатывается, обладает низкой прочностью и большой гигроскопичностью, кроме того, имеет большую усадку; применяется для мелких и средних моделей.

О л ь х а — сравнительно мягкое дерево, легко обрабатывается, имеет небольшую усушку и коробление, применяется для промо­ делей (модель для изготовления модели), мелких и средних моделей, стержневых ящиков, а также моделей с тонкими стенками и ребрами.

12

Со с н а хорошо обрабатывается, обладает небольшой усушкой

пнезначительным короблением, применяется для средних и круп­ ных моделей любой сложности, а также стержневых ящиков, шаб­

лонов, кондукторов и т. д.

Е л ь очень трудно обрабатывается; поверхность модели после обработки получается негладкой, особенно в торцовой части, сильно коробйтся. Ель применяется для изготовления, главным образом, крупных или неответственных моделей, для моделей различных приспособлений и стержневых ящиков.

Б е р е з а хорошо обрабатывается на токарном станке, сильно коробится, имеет большую усушку, гигроскопична, сравнительно быстро гниет. Поверхность модели после обработки получается очень гладкой. Береза применяется для мелких изделий и частей моделей, имеющих форму тел вращения (стержневых знаков, бобы­ шек, ободьев шкивов и др.), а иногда и для облицовки средних

икрупных моделей.

Кл е н трудно обрабатывается, имеет высокую твердость,

небольшую усушку и незначительное коробление. Поверхность модели после обработки обычно получается чистой и гладкой. Клен применяется для мелких ответственных моделей в единичном и серийном производстве, а также для облицовки ответственных частей крупных и средних моделей, для изготовления промоделей и

рошо обрабатывается, незначительно коробится, имеет чистую и гладкую поверхность, применяется для изготовления плоских

толщиной 15 мм горячим прессованием березового шпона, пропи­ танного раствором синтетической смолы, после обработки имеет гладкую поверхность, малое коробление и небольшую гигроскопич­ ность, применяется для тех же целей, что и фанера.

Согласно ГОСТ 8486—66, пиломатериалы делятся на д о с к и — если ширина превышает двойную толщину, б р у с к и — если ширина не более двойной толщины, б р у с ь я — если толщина и ширина больше 100 мм.

Сушка древесины

Для предотвращения коробления деревянные модели и стержне­ вые ящики изготовляют из высушенной древесины, кроме того, их рабочую поверхность покрывают нитроэмалями, а иногда лаком. Согласно техническим условиям, для моделей нельзя использовать древесину, имеющую пороки в виде сучков, ухудшающих обраба­

13

тываемость и механические свойства, гнили, трещин, косослоя, что снижает качество поверхности модели, увеличивает отходы и ко­ робление моделей.

Пиломатериалы (доски или брусья) подвергают сушке сначала естественной, затем искусственной в специальных сушилах.

При е с т е с т в е н н о й с у ш к е используют движение ок­ ружающего воздуха, омывающего поверхность пиломатериала. Для сушки пиломатериалы укладывают в штабеля под навесами, на заранее подготовленные деревянные или бетонные фундаменты. Процесс сушки древесины длится для мягких пород дерева до 2 лет,

в специальном оборудовании, а недостаток — в длительности про­ цесса сушки и возможности загнивания материала.

Наиболее распространенным способом сушки является и с к у с ­ с т в е н н а я с у ш к а подогретым воздухом в специальных су­ шилах. Преимущества этого способа в том, что сокращается продол­ жительность сушки, влажность древесины доводится до требуемой величины согласно техническим условиям и качество древесины повышается. К недостаткам следует отнести значительные затраты на специальное оборудование, а также большой расход пара.

Для сушки применяют камерные сушила: паровые, газовые и электрические. Наиболее распространены воздушно-паровые су­ шила; в них воздух нагревается перегретым паром при помощи труб, калориферов или батарей. Конструкция сушильных камер безопасна в пожарном отношении, кроме того, обеспечивает необхо­ димую температуру и влажность воздуха в камере, удобна и надежна в эксплуатации.

Воздушно-паровые сушила бывают периодического п непрерыв­ ного действия (туннельные). Сушила обоих типов имеют естест­ венную или принудительную циркуляцию воздуха. Сушку древе­ сины целесообразно производить в сушилах периодического дей­ ствия. Продолжительность цикла сушки зависит от породы дерева, его толщины и влажности. Чтобы устранить коробление пиломате­ риалов в процессе сушки, их предварительно пропаривают. Для этого в камеру подают влажный пар. Пропаривание производят до 3 раз. Мягкие породы древесины сушат при 40—75° С, твердые — при 35—55° С.

Чтобы предотвратить появление изменений в структуре поверх­ ностных слоев древесины, увеличивающих твердость и ухудшающих ее обрабатываемость, температура сушки не должна превышать

80° С.

Продолжительность сушки в камерных сушилах мягких пород древесины составляет 5—8 дней, твердых — 8—16 дней. Продол­ жительность сушки в электрических сушилах с использованием токов высокой частоты составляет всего несколько часов; при этом древесина высушивается, равномерно,- не коробится и не имеет трещин.

14

Влажность древесины, употребляемой для моделей, не должна превышать 8—12%. В процессе сушки древесины происходит ее усушка. Древесина усыхает неравномерно: в продольном направле­ нии 0,1—0,3%, в радиальном 3—8% и в направлении по касатель­ ной к годичным слоям 5—12%.

Классификация деревянных моделей

Деревянные модельные комплекты классифицируют по различ­ ным признакам: по роду металла, для которого они предназначены, по конструкции, способу формовки, сложности, прочности и точ­ ности изготовления. Конструкция модели зависит от конструкции

неразъемные, полые и цельные (массивные). Мелкие модели делают цельными, а крупные — полыми, что облегчает модель, снижает расход материала и стоимость модели.

По неразъемным моделям можно получить отпечаток, соответст­ вующий конфигурации отливки, целиком в одной полуформе. Фор­ мовка по таким моделям требует специальных приемов, усложняю­ щих изготовление формы. Поэтому обычно применяют разъемные модели, состоящие из частей (половин), по которым производят формовку в отдельных полуформах, собираемых перед залив­ кой.

Конструкция модели зависит от с п о с о б а формовки. Модели для машинной формовки должны иметь плоский разъем, минималь­ ное число отъемных частей. В этом случае отверстия, полости и углубления в отливке выполняются стержнями. Модели для руч­ ной формовки могут иметь отъемные части, криволинейный разъем. Модели для машинной формовки пригодны и для ручной, модели для ручной формовки не всегда пригодны для машинной.

П о с л о ж н о с т и и з г о т о в л е н и я модели разделяют на простые, средней сложности, сложные, очень сложные. Простые— это небольшие неразъемные или с плоским разъемом модели без отъ­ емных частей. К моделям средней сложности относятся модели с криволинейными поверхностями и небольшим числом стержней, к сложным и очень сложным моделям — крупные модели с криво­ линейными поверхностями для тонкостенных отливок с большим числом стержней.

Деревянные модели и стержневые ящики делят по п р о ч ­ н о с т и на три класса.

По первому классу делают ответственные модели и стержневые ящики с повышенной точностью, а также модели для серийного про­ изводства. Модели изготовляют из бука, клена, дуба и других твердых пород. Тонкие части моделей выполняют из алюминия. Отъемные части в моделях для ручной формовки крепят на метал­ лических шипах (шпонах) типа ласточкина хвоста. Поверхность

15

жом отливки модельщик вычерчивает модель на деревянном щитке, склеенном из досок, или на фанере, а иногда острой чертилкой на алюминиевом листе.

на механическую обработку, знаковые части стержня, формовочные

Рис. 3. Пример нанесения на чертеж детали технологических указаний для изготовления модели

уклоны, положение поверхности разъема формы. По чертежу мо­ дели определяют величину заготовки, размечают и изготовляют шаблоны, а также контролируют 'размеры моделей, стержневых ящиков в период их изготовления и при приемке ОТК. цеха.

Кроме того, модельщик продумывает технологический процесс изготовления модели, намечает заготовки для частей модели и метод соединения их. После выполнения чертежа модели модельщик при­ ступает к изготовлению модельного комплекта.

Литейные уклоны. Чтобы при извлечении модели форма не разрушалась, вертикальные стенки модели делают с уклонами. С такими же уклонами делают и стенки стержневых ящиков. Ук­ лоны бывают конструктивные и формовочные.

К о н с т р у к т и в н ы м и ’ называют предусмотренные при конструировании детали уклоны, облегчающие извлИ'ёН

| маучно-телкич.

5 йиблиоУокя С

из формы к стержней из ящиков. При этом размеры отливок соот­ ветствуют указанным на чертеже.

Ф о р м о в о ч н ы м и называют уклоны, которые указывает технолог-литейщик на рабочих чертежах деталей в случае отсутст­ вия конструктивных уклонов. Такие уклоны изменяют чертежные размеры отливки.

Существуют три способа выполнения формовочных уклонов на моделях (рис. 4). По первому способу (рис. 4, вариант I) уклон дают сверх припуска на механическую обработку, например, уклон на обрабатываемых вертикальных стенках отливки, перпендику-

на поверхностях моделей:

а — наружных; б — внутренних; о — наружных размерами менее

500 мм

лярных к плоскости разъема. Если вертикальную стенку не обра­ батывают и толщина ее менее 8 мм, то уклон также выполняют по первому способу.

По второму способу (рис. 4, вариант II) уклоны делают на не- ' обрабатываемых вертикальных стенках толщиной 8—12 мм при одновременном увеличении и уменьшении толщины стенок отливки.

По третьему способу (рис. 4, вариант III) уклоны делают на необрабатываемых вертикальных стенках с уменьшением толщины отливки, если ее высота до 100 мм, а толщина более 12 мм. При высоте необрабатываемой вертикальной стенки более 100 мм и тол­ щине более 12 мм уклон делают в плюс — минус по варианту II.

В табл. 1 приведены значения минимальных формовочных укло­ нов на моделях. На ребрах жесткости и других несопрягаемых по­ верхностях моделей уклоны делают несколько большими, чем ука­ зано в табл. 1. Если высота обрабатываемой вертикальной стенки менее 500 мм, то формовочный уклон делают по первому способу, а припуск на обработку нижней части стенки уменьшают на 30% (рис. 4, в). Это объясняется тем, что при заливке металла в форму, происходит деформация формы и стенки отливки утолщаются.

18

Формовочные уклоны на ребрах, перегородках толщиной 6— 10 мм при большой их высоте принимают около 30'.

Рис. 5. Выполнение галтелей:

а — в отливках; 6 — в крупных моделях

Галтели. Сопряжение стенок в отливках должно быть плавным, углы не должны быть острыми (рис. 5). Скругление внутренних углов поверхностей отливки называют галтелью, а наружных — закруглением. Галтели облегчают извлечение модели из формы, предотвращают появление трещин и усадочных раковин в отливке. Радиус галтели необходимо принимать от х/5 до V3 средней арифме­ тической толщин двух стенок, образующих угол модели. Например,

19