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

Затвердевшая оболочка снимается с плиты толкателями. Готовые оболочковые полуформы спариваются (склеиваются) или скрепля­ ются или же засыпаются в опоках-контейнерах песком или металли­ ческой дробью. Формы заливают обычным способом.

Наряду с преимуществами: повышенной чистотой поверхности, точностью, меньшими в 2 раза припусками на обработку, малым расходом формовочной смеси процесс обладает и недостатками: значительной стоимостью формовочных смесей и высокой газотвор-

-dji

а)

N

А .-\

I)

У ч

В)

Рис. 265. Технологический процесс изготовления оболочек

ной способностью связующего — термореактивной смолы, вследствие чего повышается загазованность цеха и требуется усиленная вен­ тиляция.

Для изготовления оболочковых форм и стержней требуется слож­ ная и дорогостоящая металлическая оснастка, поэтому этот способ экономически выгодно применять в условиях массового и крупно­ серийного производства отливок. В настоящее время в оболочковых формах получают отливки массой до 100 кг максимальным размером, до 800 мм для автомобилей, мотоциклов и другие отливки из чугуна, обычных и легированных сталей, цветных и специальных сплавов.

Модельная оснастка. Модели изготовляют из различных метал­ лов: алюминия, бронзы, стали и серого чугуна, их делают массив­ ными для сохранения теплоты, необходимой для образования обо­

450

лочки. Наилучшим материалом для изготовления моделей является перлитный серый чугун. Толщина стенок моделей должна быть не менее 12 мм, плит 15—20 мм. Выступающие части модели, подвергаю­ щиеся быстрому охлаждению, делают сплошными. Для предохра­ нения моделей и модельных плит от деформации предусматривают ребра жесткости, толщина ребер составляет 70—100% толщины стенок модели.

Для того чтобы оболочка хорошо снималась с плиты, рекоменду­ ется делать литейные уклоны: вертикальных стенок моделей и стерж­ невых ящиков 0,5—1°, знаковых частей моделей, элементов литни­ ковой системы и стержневых ящиков 2—5°. Поверхность модели изготовляют на 2 класса чистоты выше, чем поверхность отливки.

Рис. 266. Конструкция модельной плиты:

/ — модель; 2 — плита; 3 — оболочка; 4 — плита толкателей; 5 — тол­ катели

Толкатели на плитах для съема оболочек располагают обычно по внешнему контуру модели на расстоянии не менее 3 мм от вертикаль­ ных стенок так, чтобы при съеме усилия равномерно распределялись по всей оболочке. Для небольших моделей достаточно устанавли­ вать в среднем на каждые 100 см3 площади плиты 1—2 толкателя. Ход толкателей равен высоте модели. На рис. 266 приведена при­ мерная конструкция модельной плиты. Разъем формы стремятся делать плоским. Припуски на механическую обработку можно назначать в пределах 1—2 мм, а в некоторых случаях 0,25—0,5 мм, когда детали шлифуют.

Формовочные смеси. Для литья в оболочковые формы чаще всего используют смеси из мелкозернистого кварцевого песка и связую­ щего ПК-104 (ГОСТ 13507—68), называемого также пульвербакелитом (табл. 70). В смесь в небольших количествах (0,2—0,5%) вводят также увлажнитель (керосин, глицерин) и растворитель (до 1,5%) (ацетон, фурфурол, этиловый спирт и т. д.).

В зависимости от вида заливаемого металла смеси для оболоч­ ковых форм различают по содержанию связующего и зернистости песка. Для улучшения чистоты поверхности отливок в готовую смесь иногда добавляют окись магния. Положительное влияние этой добавки особенно сказывается на чистоте поверхности стальных

451

отливок. В массовом производстве оболочковых' форм применяют плакированные смеси, в которых пульвербакелит равномерно распределяется в смеси вокруг песчинок, в результате чего улучша­ ются свойства смеси.

* В смесь добавляют 2—3% MgO.

Песчано-смоляные смеси приготовляют в лопаточных, шнековых и других смесителях. Сухой песок перемешивается в смесителе в течение 3—5 мин с увлажнителем, а затем вводится связующее — пульвербакелит. Песок перемешивается со связующим 5—8 мин. Для приготовления плакированных смесей применяют шнековые смесители.§

§ 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

Для изготовления оболочек песчано-смоляную смесь можно наносить на модельную плиту различными способами: а) свободной засыпкой из поворотного или стационарного бункера; б) пескодув­ ным или пескострельным.

Для предупреждения прилипания смесей к модельным плитам

ческого кремнийорганического термостойкого каучука (СК.Т), пред­ ставляющего собой однородный вязкий продукт, и 1000 см3 уайтспирта — растворителя для лакокрасочной промышленности (плот­ ностью 0,795 г/см3). Разделительные составы наносят пульвериза­ тором на рабочие поверхности оснастки через 15—20 съемов. Модель­ ную оснастку после покрытия разделительным составом нагревают

в единую массу— корку. Поэтому машины для изготовления оболоч-

452

ковых форм обычно имеют печь для предварительного нагрева плит и окончательного твердения оболочки.

На рис. 267 представлена схема автомата АК.Ф-2К конструкции НИИТАВТОПРОМа для изготовления оболочковых форм разме-

7

Рис. 267. Двухпозициониый автомат АКФ-2К

рами 400 х 850 мм. Автомат имеет две рабочие позиции и состоит из плиты 6, бункера 1 и печи 2. Перемещение оболочки и сбрасы­ вание ее на ленточный конвейер 3 осуществляется промежуточным конвейером 4. Оболочка удаляется съемником 5, который переме­ щается от позиции к позиции вместе с печью и после окончания про-

Рис. 268. Схема изготовления оболочкового стержня:

I — установка ящика; б — формирование стержня; в — удаление стержня

цесса твердения оболочки приподнимает ее над модельной плитой 6 и вталкивает под колпачковую печь.

Песчано-смоляную смесь загружают в поворотный бункер 1 механизмом 7. Колпачковая печь и съемник установлены на верхней 8 и нижней 9 тележках, перемещаемых от позиции к позиции двумя пневмоцилиндрами и цепными тягами.

453

По команде модельная плита поворачивается на 360° пневмо­ цилиндром и реечным механизмом, при этом опрокидывается бункер с песчано-смоляной смесью. Реле времени отсчитывает выдержку на формирование оболочки, затем подается команда на возвращение модельной плиты в исходное положение. Модельная плита с образо­ вавшейся оболочкой накрывается колпачковой печью. После за­ твердевания оболочки автоматически осуществляется ее съем,

форм, но вместо модельной плиты на бункер 1 устанавливается стержневой ящик 2 (рис. 268). Насыпной способ изготовления обо­ лочковых стержней применяют на стержневых машинах с поворот­ ным бункером. Более сложные оболочковые стержни изготовляют пескодувным способом на специальной установке.

Песчано-смоляная смесь поступает в воронку 1 (рис. 269), из которой через отверстие шибера подается в дозатор 2. Другой шибер, находящийся в основании дозатора, открывается, чтобы выдать смесь в головку 3. Работой обоих шиберов управляет пневмоцилиндр 4. Из головки 3 смесь поступает через отверстие, перекрываемое шибером 5, и муфту 6 в ящик 7 под действием сжатого воздуха. Одна половина ящика закреплена на плите машины, другая может двигаться по направляющим. Ящик нагревается встроенными элек­ тронагревателями. Шибер 5 имеет два отверстия и передвигается пневмоцилиндром 8. Одно из отверстий шибера открывает выход из головки 3, а другое — отверстие трубы 9, через которое специаль­

454

ной вакуумной системой высасывается излишек смеси из полости ящика после надува. При необходимости удаления излишка смеси

встенке ящика открывается отверстие с помощью системы рычагов

ицилиндра 10. Излишек смеси возвращается в воронку для повтор­ ного использования.

Центробежным способом изготовляют цилиндрические оболочко­ вые стержни. Для этой цели используют специальные стержневые машины (рис. 270). Оболочковый стержень формируется во вращаю­ щемся ящике 1. Вращение ящику передается от электродвигателя 2, через клиноременную передачу 3 и полый вал 5. Ящик нагревается

вэлектропечи 6.

Доза смеси для получения стержня с определенной толщиной стенки поступает из бункера 9 в лоток 10 (позиция /). Через отвер­ стие в крышке ящика лоток вводится во вращающийся и нагретый до определенной температуры (200—300° С) ящик и опрокидывается (позиция II). После удаления лотка в ящик подается цилиндри­ ческий нагреватель для ускорения процесса твердения обо­ лочки.

По окончании твердения оболочки нагреватель удаляется, выклю­ чается электродвигатель и включается тормоз 4, ящик останавли­ вается. Готовый стержень удаляется толкателем 8, в который упщ рается шток 7.

Крупные оболочковые стержни изготовляют на одно- и двух­ позиционных центробежных машинах типа ЦУОГ, а мелкие цилинд­ рические стержни — на автоматах типа ОЦИС-Ю.

§ 3. СБОРКА И ЗАЛИВКА ФОРМ. ВЫБИВКА ОТЛИВОК

Сборка и заливка форм. Готовые полуформы склеиваются или скрепляются механическим способом. Наиболее простым, но трудоемким и непроизводительным является способ скрепления оболочковых полуформ скобами (рис. 271) и болтами, наиболее производительным — склеивание оболочковых полуформ на специ-

455

альиых машинах. На практике распространены штырьевые машины с пневматическим зажимом оболочек и ручным нанесением клеящего вещества по разъему формы.

На рис. 272 приведена установка для склеивания оболочковых полуформ. Размеры оболочковых форм 450 X 500 мм, производитель­ ность установки 45 форм в час. Склеенные полуформы 1 перед залив­ кой устанавливают в специальные контейнеры 2 (металлические ящики) и засыпаются опорным материалом 3, чтобы при заливке форма не разрушалась (рис. 273). При применении в качестве опор­ ного материала обычной формовочной смеси вместо контейнеров используют опоки.

Рис. 274. Установка для выбивки отливок из оболочковых форм

Для заливки форм без засыпки опорным материалом применяют различные приспособления, например пневматические и др.

Выбивка отливок. Для выбивки применяют различные установки, одна из которых представлена на рис. 274. Установка имеет гори­ зонтальный барабан 4, стенки барабана сделаны из стальных прутьев, расположенных на расстоянии 25 мм друг от друга. Охлажденные отливки с оболочковыми формами 1 пневматическим толкателем сталкиваются с напольного конвейера 2 (при заливке форм на кон­ вейере) на лоток 3, откуда поступают во вращающийся выбивной барабан 4. Отливки перемещаются в барабане, установленном на­ клонно. Под барабаном находятся бункер 5, куда подают куски оболочек, и ленточный транспортер 6 для транспортирования их в отвал или на регенерацию. Отливки из барабана по лотку 7 сле­ дуют на пластинчатый конвейер 8 и подаются им в очистное отде­ ление.

457

Г Л А В А VI

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ЛИТЬЯ

§ 1. НЕПРЕРЫВНОЕ ЛИТЬЕ

Сущность способа состоит в том, что жидкий металл равномерно и непрерывно заливают в охлаждаемую форму-кристаллизатор с од­ ного конца и в виде затвердевшего слитка (прутка, трубы, заготовки квадратного, прямоугольного или другого сечения) вытягивают специальным механизмом с другого конца. Этим способом можно получать отливки из всех известных черных и цветных сплавов. Высокая экономическая эффективность применения этого способа обеспечивается его преимуществами:

1. Возможность получения слитка, трубы, профиля неограни­ ченной длины и-требуемого поперечного сечения.

2.Увеличение выхода годного литья за счет уменьшения расхода -металла на прибыльные и донные части слитков.

3.Уменьшение расходов на изготовление изложниц.

4. Уменьшение лнквационной неоднородности отливки, устра-

• нение усадочных раковин и газовой пористости.

Технологический процесс осуществляется на специальных литей­ ных машинах. Эти машины могут быть с вертикальным и горизон­ тальным направлением движения отливаемого изделия, чаще при­ меняют машины с вертикальным движением изделия.

Высокое качество металла отливок достигается созданием условий направленного теплоотвода и, соответственно, затверде­ вания отливки, а также постоянного питания фронта кристал­ лизации жидким металлом. В результате этого отливки и слитки не имеют усадочной и газовой пористости, неметаллических включений.

Производство труб полунепрерывным способом осуществляется на специальных литейных машинах (рис. 275). На поддоне 1 с за­ травкой 2 устанавливают песчаный стержень, образующий канавку в раструбе 3 трубы. Жидкий чугун из ковша 4 через литниковую воронку 5 заливают в кристаллизатор 6 (тонкостенную водоохла­ ждаемую форму), и когда металл поднимется до верха кристалли­ затора, начинают опускать поддон 1, а вместе с ним извлекают и затвердевающую трубу 7 из кристаллизатора.

Подъем и опускание поддона осуществляются двигателем 8. Скорость извлечения трубы из кристаллизатора должна быть такой, чтобы время пребывания ее в кристаллизаторе было достаточным для затвердевания металла. Практически она составляет для труб

столщиной стенки 10—12 мм 0,75—1 м/мин.

Впроцессе литья происходит последовательное извлечение трубы из кристаллизатора, что обеспечивает высокую производи­ тельность процесса.

Качество -труб (чистота поверхности, механические свойства) получается высоким, практически соответствующим качеству отли­

458

вок, изготовляемых в металлических формах. Таким способом полу­ чают трубы диаметром до 800 мм и длиной до 10 м.

Непрерывное литье слитков цветных и черных сплавов. Способ непрерывного литья используют для получения слитков из цветных и черных сплавов.

Практически все алюминиевые сплавы для передела прокаткой в листы, профили и другие изделия разливают в слитки полуне­ прерывным способом. Заливка производится в короткий водо­ охлаждаемый кристаллиза­ тор 1 с последующим охлаж­ дением слитка в водяной ван­ не 2 (рис. 276). Поперечное сечение слитка может быть круглое, прямоугольное или квадратное. Процесс литья осуществляется аналогично тому, как описано ранее.

Однако скорость литья в этом случае значительно ниже

(0,8—3 м/ч).

Высокая экономическая эффективность обеспечивается при непрерывной разливке стали на специальных установках. Уста­ новка (рис. 277) рассчитана на непрерывную разливку стали в слитки сечением до 200 х 600 мм. Жидкая сталь из стопорного ковша 1 через промежуточное разливочное устройство 2 поступает в кристал­ лизатор 3, в который до начала разливки введена затравка. В кри­ сталлизаторе образуется донная часть слитка, сцепляемая с затрав­ кой при помощи «ласточкина хвоста», а также боковая поверхность

459