ТКМ

39

Рис. 2.8. Эскиз песчаной литейной формы в сборе: 1 - нижняя опока; 2 - верхняя опока; 3 - плоскость разъема; 4 - зазоры; 5 - вентиляционный канал; 6 - выпоры; 7 - литниковая чаша; 8 - стояк;

9 - шлакоуловитель; 10 - питатель; 11 - центрирующий штырь; 12 - скоба; 13 - местный разрез; 14 - плита; 15 - формовочная смесь; 16 - стержень; 17 - рабочая полость формы

Эскиз полученной отливки с элементами литниковой системы представлен на рис. 2.9.

Литниковая система служит для заполнения рабочей формы металлом, для улавливания шлака и удаления воздуха, вытесненного из рабочей полости.

Требования к литниковой системе:

-занимать малый объем;

-обеспечивать рациональный подвод металла в рабочую по-

лость.

40

Рис. 2.9. Отливка с элементами литниковой системы: 1 - отливка; 2 -выпор; 3 - чаша; 4 - стояк; 5 - питатель; 6 - шлакоуловитель

Практическая работа: «Литье в песчаные формы».

Задача. По предложенному преподавателем эскизу отливки разработать эскиз модели, эскиз стержня, конструкцию литейной формы.

По заданию учебного мастера изготовить песчаную форму в двух опоках.

Литература

Безрук, В.Б. Литьё в песчаные формы: метод. руководство к практической работе/ В.Б.Безрук, Л.П.Маслакова; МАДИ (ТУ). -М., 1996.

41

2.2. Литье в специальные разовые формы

Основные вопросы темы

Исходные материалы для изготовления литейной формы, исходные материалы для модели.

Основные этапы технологии получения отливки.

Оценка способа литья (преимущества и недостатки процесса). Область использования процесса получения отливки (по масштаб-

ности производства); применение указанных методов в автотракторостроении.

Одним из недостатков литья в песчаные формы является большой расход формовочных материалов на единицу литейной продукции и, как следствие, повышенная потребность в производственных площадях. В литейных цехах очень тяжелые условия труда из-за выделения повышенного количества пыли и газов при изготовлении форм и стержней, заливки металла в форму, а также при выбивке и очистке отливок.

Эти обстоятельства обуславливают тенденцию постепенного снижения доли песчаных форм и замены их специальными разовыми формами.

2.2.1. Литье в оболочковые формы

Метод получил свое название благодаря конструкции литейной формы, которая выполняется без применения опок, имеет небольшую толщину и представляет собой керамическую оболочку. Исходными материалами для изготовления оболочки являются: мелкозернистый кварцевый песок − до 97%; термореактивная смола − 3-6%; пластификаторы

−до 0,5%.

Висходном состоянии − это сыпучая смесь. Термореактивная смола (чаще пульвербакелит) при нагреве до температуры 160-2200С

переходит в пластично-вязкое состояние, связывая при этом песчинки. При дальнейшем повышении температуры (свыше 2500С) она необратимо затвердевает, что обеспечивает высокую прочность будущей оболочки во время заливки формы металлом.

Технология изготовления оболочковой формы включает в себя ряд этапов. На рис. 2.10 схематически представлена последовательность операций изготовления оболочковой формы. В бункер, который может поворачиваться вокруг горизонтальной оси, загружается формовочная смесь. Бункер закрывается модельной плитой, на которой воедино смонтированы половины модели отливки и литниковой чаши (рис.2.10

а).

42

Рис. 2.10. Последовательность операций формовки при литье в оболочковые формы (принципиальная схема): 1 - модельная плита; 2 - половина модели; 3 - бункер; 4 - формовочная смесь

Материалом моделей служат металлические сплавы (чугун, бронза, сталь). Перед установкой модельную плиту с моделью нагревают до

43

200…2200С. При повороте бункера на 1800 модель покрывается сухой смесью (рис.2.10 б). Под действием тепла моделей и модельной плиты слой смеси, прилегающий к ним, оплавляется. Толщина оплавленного слоя зависит от времени контакта смеси с моделью, а также от температуры предварительного нагрева модельной плиты и модели и составляет 5…25мм. Время контакта колеблется от 10 до 40с.

Следующий этап − поворот бункера на 1800. При этом излишки сухой смеси осыпаются на дно бункера (рис.2.10 в). Сформировавшаяся пластичная оболочка вместе с модельной плитой снимается с бункера и подается в печь с температурой 300-4000С, где она необратимо затвердевает в течение 60-90с.

Затвердевшая оболочка с помощью толкателей отделяется от модели. Аналогично изготавливают вторую полуформу. Готовые оболочковые полуформы склеиваются по плоскости разъема или скрепляются скобами. При необходимости предварительно в форму устанавливается стержень, тоже оболочковый. Собранная форма устанавливается в контейнер, который заполняется либо кварцевым песком, либо металлической дробью (рис.2.10 г).

Для литья в оболочковые формы характерны такие преимущества: повышенная точность отливок и хорошее качество их поверхности за счет использования металлической модели и мелкого кварцевого песка. Это позволяет уменьшить величину припусков на механическую обработку и тем самым сократить объем механической обработки в целом на

20-50%.

Благодаря высокой цикличности процесс хорошо автоматизируется. В промышленности для изготовления оболочковых полуформ используют четырехпозиционные полуавтоматы, которые производят 150400 полуформ в час. Это в свою очередь влияет как на повышение производительности труда в целом, так и на улучшение условий труда в литейных цехах.

Отпадает трудоемкая операция выбивки отливок из формы и стержней из отливок; тонкостенные формы от контакта с расплавленным металлом после заливки практически полностью разрушаются вследствие выгорания связующей смолы, а оставшийся кварцевый песок используется повторно.

Расход формовочных смесей уменьшается в 10-20 раз по сравнению с литьем в песчаные формы; особенно выгоден процесс при изготовлении полых оболочковых стержней.

При литье в оболочковые формы повышается качество отливок за счет уменьшения дефектов по пригару, трещинам, газовым раковинам.

Рассматриваемый способ литья в оболочковые формы имеет некоторые недостатки. Прежде всего, это ограниченность применения: метод экономически целесообразно использовать только в массовом и

44

крупносерийном производстве, что объясняется дороговизной исходных материалов, необходимостью использования только металлической модели. Масса получаемых отливок не превышает 50-60кг.

В автотракторостроении есть примеры использования литья в оболочковые формы. Заготовками коленчатых валов некоторых марок автомобилей служат отливки из высокопрочного чугуна, получаемые в оболочковых формах. Использование литых чугунных заготовок взамен штампованных стальных имеет следующие преимущества: сокращается объем механической обработки, уменьшается вес заготовки (литой вал может иметь внутренние полости, маслопроводы); возрастает износостойкость шеек вала при его эксплуатации.

Еще одним примером может служить ребристый цилиндр из серого чугуна для тракторного двигателя с воздушным охлаждением (рис. 2.11.). Эта деталь имеет тонкие (около З мм) ребра и небольшие (2...4 мм) промежутки между ними. Литьем в песчаные формы такие детали получать трудно.

Рис. 2.11. Эскиз отливки ребристого цилиндра

Использование литья в оболочковые формы позволяет получить качественные отливки с небольшим процентом брака. На рис. 2.12 схематически представлена последовательность операций, используемых при изготовлении оболочковой формы для ребристого цилиндра.

45

Рис. 2.12. Изготовление литейной оболочковой формы для ребристого цилиндра: 1 – модель отливки; 2 – подмодельная плита; 3 – бункер; 4 - формовочная смесь; 5 – оболочка; 6 – рабочая полость; 7 – стержень; 8 - наполнитель

2.2.2. Литье по выплавляемым моделям

При литье в песчаные или оболочковые формы используются постоянные модели. Для их извлечения из формы и установки стержней форма должна иметь одну или несколько плоскостей разъема. При

46

сборке формы возможен сдвиг по плоскости разъема, который в свою очередь может исказить геометрию отливки. Появляется так называемый залив по плоскости разъема формы. Если величина этого отклонения превысит величину допуска на размер отливки, то брак окажется неустранимым.

Постоянная модель (особенно деревянная) в процессе длительной эксплуатации изнашивается, деформируется, что в свою очередь также отрицательно сказывается на точности отливки.

При литье в песчаные формы для изготовления моделей применяют дерево, металл, пластмассу и др.; при литье в оболочковые формы используют металлические модели. Использование постоянных моделей невозможно для получения сложных литых изделий (детали топливной аппаратуры, художественные изделия). Этих недостатков можно избежать, используя выплавляемые, растворяемые модели.

При литье по выплавляемым моделям для изготовления моделей применяют легкоплавкий состав, включающий в себя стеарин и парафин в равных долях (температура плавления – 42…45 0С). Изготовление моделей производят в металлических пресс-формах, материалом которых служат сталь, чугун, алюминиевые сплавы. Рабочая полость пресс-формы обрабатывается с высокой точностью. Пластично-вязкий модельный состав подается в форму шприцевым механизмом либо вручную (единичное производство), либо автоматически (массовое производство); так формируется модель будущей отливки. Для извлечения модели пресс-форма разбирается по плоскости или плоскостям разъема. Подобным же образом изготавливаются элементы литниковой сис-

темы (рис. 2.13).

Для сокращения трудоемкости процесса в целом и создания условий автоматизации (в случае массового производства) модели собирают в блоки, компонуют их с моделями элементов литниковой системы. Число моделей, собранных в единый блок, зависит от их размера и условий производства. К одному стояку можно прикрепить несколько десятков моделей (рис. 2.14 а).

47

Рис. 2.13. Изготовление выплавляемых моделей: а − отливка; б − модель отливки; в − модель литника; г − заполнение пресс-формы модельным составом

48

Рис. 2.14. Последовательность операций получения оболочки при литье по выплавляемым моделям: а – блок моделей; б – блок моделей с нанесенными на него покрытиями; в – выплавление модельного состава; г – форма, готовая под заливку ее металлом

Для образования литейной формы, которая, как и в предыдущем процессе, представляет собой керамическую оболочку, на блок моделей в несколько этапов наносят огнеупорное покрытие. Покрытие наносится неоднократным окунанием блока моделей в суспензию.

Исходными материалами для приготовления суспензии служат пылевидный кварцевый песок (маршалит) и гидролизованный этилсиликат. Этилсиликат – вещество, представляющее собой смесь эфиров кремниевых кислот. При воздействии на него воды в присутствии не-