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

цилиндрические заготовки диаметром до 300 мм и длиной до 350 мм; максимальная масса отливки 100 кг.

Машина состоит из изложницы 4, вала 3 с подшипниками, при­ вода, ограждения 8 с устройством для охлаждения изложницы, заливочного желоба 10, станины. Толщину стенок изложницы выби­ рают в зависимости от наружного диаметра отливки:

от него через ременную передачу и ступенчатые шкивы 2 передается движение полому валу 3, на котором закреплена металлическая форма-изложница 4. Вал машины имеет две опоры 6 на подшипни­ ках качения. Скорость вращения вала 625, 1000 и 1610 об/мин. Быструю остановку изложницы осуществляют колодочным тормо­ зом 11. Внутренняя поверхность формы имеет небольшой конус для легкого извлечения из нее отливки. Форма охлаждается водой и закрывается крышкой 5 с отверстием диаметром, равным внутрен­ нему диаметру отливки. Для предотвращения отбела торцовой части отливки в крышке делают проточку а, в которую набивают огне­ упорную массу. Крышку крепят специальными гайками со срезан­ ными фланцами. Металлическая форма находится внутри защит­ ного кожуха 7. На передней торцовой части кожуха установлена на петлях дверца 9 с отверстием для прохода заливочного желоба 10.

§ 3. ОСОБЕННОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ ВТУЛОК, КОЛЕЦ, ТРУБ

Отливка чугунных втулок в металлических формах. Скорость вращения изложницы выбирают по указанным ранее в § 1 зависимо­ стям.

Процесс литья состоит из следующих операций.

1.Подготовка формы. Перед заливкой форму очищают от остат­ ков теплоизолирующей присыпки струей сжатого воздуха или щет­ кой и нагревают до 150—200° С. Такую температуру поддерживают

ипри следующих заливках. Затем форму закрывают крышкой, кото­ рую тщательно закрепляют, чтобы она не открывалась при враще­ нии формы.

2.Покрытие изложницы теплоизоляционным слоем. Включают двигатель, приводят форму во вращение и с помощью совка засы­ пают покрытие. Толщина теплоизолирующего слоя зависит от тол­ щины стенки отливки втулки:

Присыпка должна быть хорошо просушена и Просеяна через мел­ кое сито (№ 0063; 005).

3. Заливка форм. Перед заливкой желоб нагревают и вводят в изложницу так, чтобы металл, заливаемый в желоб, не застывал.

420

Желоб должен быть установлен по возможности низко, чтобы уменьшить высоту падения металла. Заливочный ковш следует футе­ ровать по шаблону соответственно объему отливки. Этим обеспе­ чивается приблизительное дозирование металла по объему. Металл не должен переливаться через край желоба. Продолжительность заливки 5—10 с для отливок массой до 10 кг, а для более крупных отливок не более 15 с. Температура чугуна при заливке в форму не должна быть чрезмерно высокой, так как это вызывает появление пригара, усадочной пористости и других дефектов в отливках. Ин­

заливки медленно отодвигают желоб. Изложница вращается до тех пор, пока температура отливки не снизится до 700° С. Для ускорения

охлаждения отливку после затвердевания обдувают сжатым воз­ духом, включают охлаждение и останавливают машину. Затем сни­ мают крышку изложницы и отливку удаляют клещами или толка­ телем. Форму продувают сжатым воздухом, и все операции повто­ ряют вновь.

При работе с футерованными крышками (для предупреждения отбела отливок с переднего торца) необходимо иметь несколько крышек для обеспечения ритмичной работы.

Для отливок чугунных маслот и втулок без отбела применяют формы, футерованные формовочной смесью, прочность которых должна быть 0,4—0,5 кгс/см2, влажность 4—4,5%.

Для нанесения футеровки изложницу с двумя крышками уста­ навливают на ролики центробежной машины. Внутрь вращающейся изложницы засыпают формовочную смесь, которая под действием центробежной силы распределяется неровным слоем по поверхности изложницы. Внутри изложницы двумя домкратами закрепляют скребок, плавно перемещающийся по вертикали. Этим скребком 1 рассчитанная доза формовочной смеси распределяется при вра­ щении изложницы, и образуется профиль наружной поверхности втулки (рис. 241, а). При опускании скребка слой смеси уплотня­ ется и прочно удерживается на стенках изложницы. Окончательную

421

отделку осуществляют накаткой поверхности формы валиком 2

(рис. 241, б).

Отливка втулок, колец, венцов из цветных сплавов. При центро­ бежной отливке втулок, колец из медных сплавов применяют песча­ ные и металлические формы. Металлические формы для крупных отливок часто охлаждают водой. Втулки средних размеров из мед­ ных сплавов отливают в металлические формы без покрытий либо в формы, рабочая поверхность которых покрыта ацетиленовой ко­ потью. Стальные формы для литья втулок из оловянных бронз рекомендуется натирать графитом или покрывать графитовой вод­ ной краской. Форму перед заливкой нагревают до температуры не выше 250° С.

Втулки из оловянной бронзы лучше получать в стальных формах; втулки из высокосвинцовых бронз во избежание ликвации по плот­ ности составляющих сплава обычно получают при медленном враще­ нии формы и ее интенсивном охлаждении (литье намораживанием).

Металл в форму заливают плавной струей большого сечения. Для получения качественных отливок важно выдерживать опреде­ ленную температуру заливки. Практикой установлено, что оптималь­

Отливка биметаллических заготовок. Биметаллическое изделие состоит из двух сплавов: наружный или внутренний слой такого из­ делия изготовляют из специального сплава с требуемыми свойствами,

аосновную массу — из недефицитного сплава.

Вмашиностроении отливки из биметалла применяют в основном вместо дорогостоящей бронзы, что резко снижает расход бронзы на единицу продукции, уменьшает стоимость изделий.

Биметаллические втулки и заготовки, имеющие форму тела вра­ щения, целесообразно получать центробежным способом литья тремя методами: 1) свободной заливкой расплава, образующего внутренний слой заготовки, в полость вращающейся твердой втулки (основы из другого сплава); 2) расплавлением твердой шихты внутри закрытой с торцов полости вращающейся втулки — основы для образования внутреннего слоя заготовки; 3) последовательной заливкой двух расплавов, образующих наружный и внутренний слои заготовки.

При литье биметаллической втулки первым из указанных методов в качестве материала для основы втулки применяют сталь (до 0,3% С), а для внутреннего слоя оловянную бронзу. Более углеродистые и легированные стали не обеспечивают хорошего сцепления с бронзой. До заполнения втулки (основы) расплавом ее необходимо тщательно очистить от окалины, масла и других загрязнений.

При втором методе втулку изготовляют из стандартной трубы с последующей завальцовкой или приваркой донышек. Бронзу внутри втулки-заготовки можно плавить вне машины для центробеж­ ного литья.

422

При получении биметаллических втулок третьим методом не­ обходимо иметь два плавильнььх агрегата для расплавления стали и бронзы. Температура изложницы перед заливкой должна быть 150—200° С, окружная скорость изложницы 8 м/с.

Скорость подачи жидкой стали во вращающуюся изложницу 1 кг/с и бронзы 0,5 кг/с. Сначала заливают сталь, затем дается вы­ держка 15—20 с (во время движения изложницы), после чего зали­ вают бронзу — получается биметаллическая втулка.

Центробежное литье труб. Существует два способа центробеж­ ного литья труб: в металлические и в футерованные песчаные формы. Основным недостатком литья в металлические формы является то, что трубы отбеливаются, становятся хрупкими и поэтому их необхо­ димо отжигать. При литье в песчаные формы снижается производи­ тельность процесса, так как необходимо приготовлять формовочную смесь, уплотнять ее, кроме того, осуществлять выбивные и очистные работы, использовать соответствующее дополнительное оборудова­ ние. Большое распространение нашел первый способ литья труб.

На рис. 242 показана роликовая центробежная машина для литья чугунных труб в металлические формы конструкции ВНИИЛИТМАШа. Машина имеет подвижную изложницу, а зали­ вочный желоб и клещи для извлечения отливок неподвижные. Из­ ложницу можно охлаждать обрызгиванием и в ванне с водой.

Изложница 1 представляет собой гладкий цилиндр с раструбом на одном конце, который устанавливают на четырех роликах. Для фиксации изложницы в осевом направлении на нее надевают кольцо, упирающееся в ролики 2. В раструбном конце изложницы закрепляют шкив клиноременной передачи и вставляютпатрон с песчаным стержнем для образования кольцевого паза в раструбной части трубы. В хвостовой части изложницы закрепляют вт-улку, ограничивающую длину отливаемой трубы. Изложница вращается от электродвигателя 3 постоянного тока.

На машине можно отливать трубы различного диаметра. Поло­ жение оси изложницы остается постоянным, а регулируется поло­ жение опорных роликов 4, установленных на поворотных кронштей­ нах, закрепленных упорными болтами 5. Изложница с опорными роликами и системой охлаждения находится в жестком массивном корпусе 6; который опирается на направляющие станины четырьмя роликами. Корпус изложницы перемещается гидроцилиндром 7.

Заливочное устройство состоит из мерного ковша 8 и желоба 9. Мерный ковш выложен огнеупорным составом. Ковш поворачивается гидроцилиндром через реечную передачу.

Механизм для извлечения трубы из изложницы состоит из кле­ щей, которые захватывают трубу изнутри и удерживают ее на месте, в то время как изложница перемещается, освобождая трубу.

Трубы, отлитые в металлические формы, имеют поверхностный отбел (НВ 580—640) и поэтому подвергаются отжигу. Отжиг осу­ ществляют при 950—960° С и выдержке 50 мин. Для труб небольших размеров (диаметром 80—150 мм) выдержка составляет 30 мин.

423

Рис. 242. Центробежная машина для отливки труб в металлические формы конструкции ВНИИЛИТМАШа

После термической обработки и очистки от окалины трубы асфаль­ тируют в ваннах. Температура труб при опускании в ванну при­ мерно 150° С. Асфальтированные трубы подвергают гидроиспыта­ нию.

Центробежная отливка чугунных труб в футерованные излож­ ницы производится на тех же машинах, что и в металлических из­ ложницах без покрытий. В качестве теплоизолирующих покрытий применяют сухие сыпучие материалы без связующего или с добавкой порошкообразного связующего, жидкие водные суспензии различ­ ного состава и водные растворы. Сухие покрытия наносят с помощью

Рис. 243. Песчаная форма для центробежного литья труб

желоба, вводимого во вращающуюся изложницу, нагретую до 200° С. Если сухие покрытия имеют связующее, то смесь полностью затвер­ девает за 1—2 мин. Жидкие покрытия наносятся на изложницу с помощью специальной трубки из бачка; состав заливают в излож­ ницу таким же образом, как и металл. Однако покрытия сыпучие и жидкие полностью не устраняют отбела труб и плохо предохра­ няют изложницу от разгара, в то время как литье в сухие песчаные формы гарантирует получение труб без отбела.

Песчаная форма для центробежного литья труб (рис. 243) состоит из металлической изложницы 1, выполняющей роль опоки, песча­ ной футеровки 2, раструба 3, ограничивающего стержня 4, крышек 5 и 6. Формы изготовляют в массовом производстве на карусельных установках.

Г Л А В А I I I

ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Сущность процесса. Литье под давлением состоит в том, что рас­ плавленный металл подается в металлическую форму (пресс-форму) под избыточным давлением. Сочетание двух особенностей процесса (металлической формы и высокого давления) позволяет значительно улучшить качество отливки. Высокая чистота поверхности и точ­

425

ность размеров рабочей полости пресс-формы обеспечивают получе­ ние точных отливок с чистой поверхностью, практически не требую­ щих дальнейшей механической обработки, а высокое давление на жидкий металл значительно увеличивает заполняемость формы.

Для литья под давлением применяют специальные машины. На рис. 244 приведена схема машины литья под давлением с гори­ зонтальной холодной камерой прессования. Пресс-форму для литья под давлением, состоящую из подвижной и неподвижной частей, закрепляют соответственно на подвижной 2 и неподвижной 4 пли­ тах специальными болтами или скобами.. Правильность установки

Рис. 244. Схема машины для литья под давлением с горизонтальной холодной камерон прессования

Процесс литья начинается с подогрева пресс-формы, стакана 5 и прессующего поршня 6. Для этого рабочий-оператор заливает не­ сколько раз металл в пресс-форму. Получаемые отливки, как пра­ вило, имеют брак, их затем переплавляют. Температура нагрева пресс-формы зависит от заливаемого в нее сплава. После подогрева пресс-форму смазывают, особенно смазывают трущиеся части прессформы, прессовый стакан 5 и поршень 6. Кроме того, несколько раз открывают и закрывают пресс-форму для заливки в нее металла для проверки ее работы.

Затем регулируют скорость прессования, которая зависит от рода сплава, сложности и требований, предъявляемых к отливке. Подвиж­ ная и неподвижная половины пресс-формы соединяются и скреп­ ляются механизмом 8. В прессовый стакан ложкой заливают рас­ плавленный металл (рис. 245, а), включают механизм запрессовки 7

426

н поршень (см. рис. 244) вытесняет жидкий металл в полость формы

(рис. 245, б).

После заливки металл выдерживается несколько секунд, затем

в очистное отделение.

Литье под давлением является наиболее прогрессивным способом изготовления отливок из цветных сплавов (цинковых, алюминиевых, магниевых, латуни), в последнее время широко применяется в точ­ ном приборостроении, автомобильной, тракторной, электротехни­ ческой и других отраслях промышленности.

Рис. 245. Основные технологические операции литья под давлением

Основные преимущества литья под давлением: высокая произво­ дительность, возможность получения сложных тонкостенных отли­ вок с минимальной механической обработкой, чистой и гладкой поверхностью; мелкозернистой структурой и высокими механиче­ скими свойствами.

Литьем под давлением получают сложнейшие отливки со стен­ ками толщиной до 0,8 мм, практически не требующие механической обработки. Точность изготовления отливок достигает 5-го, а иногда и 3-го классов точности, шероховатость поверхности отливок соот­ ветствует 5—7-му классам чистоты. Припуски на механическую обработку не превышают 0,8 мм.

Недостатками литья под давлением являются высокая стоимость пресс-формы, сложность и длительность ее изготовления, трудность выполнения отливок со сложными полостями, поднутрениями, га­

427

зовая пористость в отливках, ограниченная номенклатура сплавов, а также ограничения размеров п массы отливок мощностью литей­ ной машины.

При литье под давлением пресс-форма быстро отводит теплоту от небольшой массы отливки. Отливка охлаждается очень быстро, структура ее получается мелкозернистой, механические свойства более высокими. Однако литье под давлением имеет ряд особенно­ стей. В процессе заполнения вместе с жидким металлом в форму попадает воздух, который затем образует в отливке газовую пори­

собов представлен на рис. 246. На подвижной плите 1 машины с горизонтальной камерой прес­ сования крепят вакуумную камеру, состоящую из плиты 2, кожу­ хов 3 и 4, неподвижной плиты 6, расположенной на неподвижной плите 7. Внутри кожухов 4 и 3 находится пресс-форма, состоящая из двух полуформ: неподвижной 11 и подвижной 12, плит толка­ телей 14 и 15. Камера прессования 8 имеет канал, соединяющий ее с вакуум-проводом 5, и сменную втулку 10. При закрытии прессформы уплотнения 16 и упоры 13 обеспечивают герметичность

вакуумной камеры.

После заливки жидкого металла поворотной муфтой 9 закры­ вается заливочное окно камеры и она электромагнитным золотни­ ком соединяется вакуум-проводом 5 с насосом. В камере создается требуемое разрежение, одновременно осуществляется запрессовка жидкого металла в пресс-форму.

Для повышения плотности отливки, уменьшения газовоздушной пористости применяют также специальные режимы технологиче­ ского процесса, при которых осуществляется передача статического давления на металл от момента окончательного заполнения формы до полного затвердевания отливки (литье с подпрессовкой). Такое

428

воздействие на отливку, в известной мере, имеет место и при обычных режимах литья, но оно весьма кратковременно вследствие быстрого затвердевания питателя. Поэтому важным условием осуществления подпрессовкн является создание таких тепловых условий затверде­ вания металла в форме, при которых металл в питателе и камере прессования будет затвердевать боЛее продолжительное время, чем в отливке. Это позволяет передать давление от прессующего поршня на затвердевающую отливку и осуществить ее питание жидким ме­ таллом, резко уменьшить объем газовоздушных пор, повысить плотность отливки.

Ракк

Ракк

Рис. 247. Схемы механизмов прессования для осуществления подпрес­ совки:

а — с дополнительным цнлнндром; б — с двойным плунжером

Часто для повышения давления на жидкий металл используют специальные конструкции механизмов прессования с мультипли­ кацией (усилением) давления на металл в камере прессования ма­ шины. Применяют два варианта таких конструкций (рис. 247). В первом случае (рис. 247, а) давление прессования увеличивается за счет дополнительного гидроцилиндра 1. Поршень 2 в момент окончания заполнения пресс-формы выдвигается в запоршневое пространство основного цилиндра 3 механизма прессования на не­ которую величину I и увеличивает в нем давление рабочей жидкости на прессующий поршень 4 и, соответственно, на металл, находя­ щийся в.камере прессования.

Во втором случае применяют двойной прессующий поршень (рис. 247, б). До момента образования корочки о металла на стен­ ках камеры прессования 6 оба плунжера перемещаются вместе, а затем, после остановки плунжера 7, продолжает двигаться плун­ жер 8 и давление на жидкий металл увеличивается.

В настоящее время применяют конструкции механизмов прес­ сования, обеспечивающие давление подпрессовки до 3000—

4 2 9