ГОСы ТХОм-51 2013 / ТХЛ Тукмачев

1.Преимущества и недостатки литья

Литье - это метод получения заготовок, путем заливки жидкого Ме в полость литейной формы.

Заготовка получается с низкой точностью и низкой чистотой поверхности. Основными процессами литейного пр-ва: плавка Ме, изготовление форм, заливка Ме и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термич обр-ка и контроль качества.

Преимущества литья:

универсальность по используемым металлам, по массе отливок, по серийности, по сложности;

70-80% и более в станкостроении, ювелир пр-во, скульптур литье;

материалы: от простых черных, цветных до драгоценных металлов;

масса отливок – от нескольких гм до нескольких 10, 100 тонн;

некоторые изделия другими способами нельзя изготовить (радиаторы вод. отопления, ювелирные худ. изделия).

Недостатки литья:

отливки не очень точные, присутствие дефектов (устранимы). Мех хар-ки хуже (дефекты (устранимы), пористость, крупное зерно, дробление кр-ов).

Распространенный способ изготовления отливок – литье в песчаные формы, но низкая точность и шероховатость поверхности. Также применяются специальные способы литья: в металлические формы, под давлением, ЛВМ, центробежное, в оболочковые формы, позволяющие получить отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности и минимальным объемом обработки резанием. Технологический процесс изготовления отливок механизирован и автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок.

2. Литьё в разовые формы

Литейные формы: одноразовые (в землю, лвм, по выжигаемым моделям), многоразовые (в кокиль, под давлением).

Разовая форма – используется 1 раз, потом разрушается при получении отливки. Используется ручная или машинная формовка; серин/единич пр-во.

В землю:

Литьё в песчаные формы — дешёвый, самый грубый, но самый массовый (до 75-80 % по массе получаемых в мире отливок) вид литья. Вначале изготовляется литейная модель (ранее — деревянная, в настоящее время часто используются пластиковые модели, полученные методами быстрого прототипирования), копирующая будущую деталь. Модель засыпается песком или формовочной смесью (обычно песок и связующее), заполняющей пространство между ею и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу (сушильной печи). Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия — литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), удаляют облой и проводят термообработку.

+: дешевая оснастка, малые затраты времени на пр-во, все металлы, единичное и массовое производство, большой диапазон в массе отливок, не требуется сложного и дорогого оборудования.

-: невысокая точность размеров и чистоты поверхности отливки, низкая производительность формовки, высокая квалификация формовщика. тяжелые условия работы, отливка-полуфабрикат, отходы пр-ва вредят человеку, большое использование вспомогательных материалов.

ЛВМ:

+: высокая точность размеров и чистота поверхности отливки, отсутствие операции формовки, процесс легко механизируется и автоматизируется.

-: высокая стоимость оснастки, большая трудоёмкость, длительность процесса.

3. Разработка литейной технологии (расположение в пространстве, припуски, напуски, уклоны и тд)

При выборе положения отливки в форме необходимо учесть следующее:

-требуется обеспечить равномерное или направленное затвердевание отливки

-наиболее ответственные, обычно обрабатываемые поверхности надо делать нижними или боковыми (эти поверхности получаются более чистыми)

-тонкостенные части, особенно у крупногабаритных отливок, рекомендуется располагать в нижних частях формы по возможности

вертикально или наклонно.

Выбор разъема формы или модели зависит от конфигурации и размеров отливки, а также от хар-ра производства. Количество разъемов должно быть минимальным.

Необходимо так же обеспечить рациональное размещение литниковой системы.

После выбора положения детали при заливки и плоскости разъема переходят к определению элементов конструирования отливок и моделей.

Модель – прообраз будущей детали, от которой она отличается размерами на величину припусков на механ обработку, усадку, литейные уклоны и напуска.

Величина припуска на усадку выбирается в зависимости от материала. В верхней части отливки менее качественный металл, чем в нижней, поэтому припуск верхней части больше.

Формовочные уклоны служат для удобства извлечения моделей из формы без ее разрушения. Размеры отливки увеличиваются в направлении извлечения модели из формы. На обрабатываемые поверх отливки формовочные уклоны задаются поверх припусков на механ обработку.

Величина ФУ выбирается в зависимости от вида литья, материала и высоты поверхности, на которую назначается уклон.

Напуск служит для упрощения изготовления отливки. Например, отверстие диаметром 50мм целесообразней просверлить. По этой же причине сквозные и несквозные пазы размером менее 50мм не отливают. Не рекомендуется выполнять отверстия в литье, если их диаметр не превышает при массовом производстве 20мм, серийном – 30мм и индивидуальном – 50мм. На чертеже отливки металл, который высверливается, перечеркивается тонкими сплошными линиями крест на крест.

Галтели – скругления внутренних углов при переходе от одной поверхности отливки к другой. Галтели обеспечивают плавный переход и предотвращают возникновение трещин.

4. Формовочные и стержневые смеси. Требования к ним.

Состав формовочных и стержневых смесей разнообразен и зависит от рода сплава, массы, толщины стенки и конфигурации отливки, предъявляемых к ней требований, характера производства.

Требования к ФС:

1.Обладать высокой прочностью, что бы выдержать высокое давление Ме. Прочность зависит от глины, чем ее больше, тем смесь прочнее

2.Податливость. Увеличивается с увеличение песка.

Газопроницаемость – зависит от величины песка. Чем крупнее песок, тем выше газопроницаемость, но повышается шероховатость. также для повышения газопроницаемости вводят добавки в виде торфа, опилок, которые сгорают образуя пустоты; делают вентиляционные наколы; снижают содержание влаги.

3. Противопригарные способности – возрастает с содержанием песка и добавок (графита, циркония). для стальных отливок применяется покраска литейной формы противопригарными красками

Т.об. ФС содержит: 5-10% глины, 80% - песка, до 5% - влага, как крепитель, связка.

Кроме того добавляют древесные опилки, солому, жид стекло)

ФС после отливки не выбрасывается, а восстанавливается и снова используется.

Для получения полостей в отливке применяют стержни, которые остаются в литейной форме при заливке жид Ме и не пускают Ме

Стержни изгот из СС, содержащей: 5-10% - глины, 80% песка, и НЕ одержит влаги, в качестве крепителя применяется цемент, жид стекло, спиртовая барда.

Стержни в процессе заливки испытывают значительно большие термические и механические воздействия по сравнению с формой, поскольку они обычно со всех сторон окружены расплавом. По этой причине к стержневым смесям предъявляются более жесткие требования. СС должна обладать большей податливостью, лучшей газопроницаемостью, большей жаропрочностью, чем ФС, огнеупорностью.

В стержневых смесях отсутствует влага. Стержни перед постановкой в форму прокаливают при t=150-200. Для прочности добавляют цемент, жидкое стекло, спиртовую барду, каменноугольный пек. Для повышения газопроницаемости добавляют торф, солому. Для повышения прочности стержни армируют проволокой.

5. . Ручная и машинная формовка

Формовка – комплекс операций по изготовлению из формовочных материалов литейных форм, способных выдержать воздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания.

Ручная формовка используется в мелкосерийном и единичном производствах и осуществляется по моделям, шаблонам, в почве, в опоках, в стержнях.

«+» простейш оборуд-е (деревянные модели отливки и литников системы), отсутствие подготовки пр-ва.

«-»: низкая производительность, высокие требования к формовщикам, физически тяжело.

Инструмент: 1группа – инструменты, используемые для наполнения опоки смесью, уплотнения смеси, вентиляции формы (лопаты, сита, ручные трамбовки и т.д.), 2группа – инструменты, предназначенные для извлечения модели из формы и отделки формы (гладилки, крючки. ланцеты и т. д.). Формы в литейном пр-ве изготавливают в осн6овном в опоках – жёсткие рамки из чугуна, стали, AL сплавов, предохраняющие песчаную форму от разрушения как при сборке, так и при транспортировке и заливке. Обычно форму получают в 2х опоках – верхней и нижней. Важными элементами, определяющими точность сборки опок, являются центрирующие штыри.

Машинную формовку применяют в серийном и массовом производствах. В мелкосерийном и единичном применение возможно при использовании быстросменной модельной оснастки. Машинная формовка по сравнению с ручной имеет «+» : больше производительность, выше точность отливок, и, как следствие, меньше припуски на обработку; механизация трудоёмких операций уплотнения формовочной смеси и извлечения модели освобождает формовщиков от тяжёлого труда.

При машинной формовке применяют:

Прессование. Верхнее (на столе прессов машины укреп-т модельн плиту с моделью. На модельн плиту устанав-т опоку и наполнит рамку. «-»: недостаточ пропресс-е в районе модели→песч раковины)

и нижнее (стол машины с модельн плитой перемещ-ся вертик относно неподвижн рамки. При подъеме стола смесь из рамки впрессов-ся в опоку. «+»: высок кач пропресс-е самой литейн формы, сжат возд). При незначит больш опоках 300-400 мм.

Встряхивание. (На столе формовоч машины закреп-т модельн плиту, на нее ставят опоку и заполняют формовоч смесью. Стол машины подним-ся на высоту 50-60 мм и, падая, удар-ся о станину машины. В результ повторн ударов происходит уплот-е формовоч смеси.) Для формовки в опоках 1-1,5 м. стол, цилиндр (закреплен на фундаменте), поршень, сж возд 5атм (нижн отв-е для подачи, верх – для выхода). «+»: высок равномер уплот ФС, значит больш размеры опоки, кот м проформ-ть; «-»: шум, вибрац.

Пескометы. Для особо круп модели, опоки 4х4, 5х5 м. Выполняет сразу 2 опер-и: подачу ФС в опоку и ее уплот-е. ФС по транспортеру, в полу – гравий. Основ раб орган – метательн головка. Падая в опоку, пакеты формовоч смеси удар-ся о модель и модельн плиту, уплот-ся за счет кинетич энергии удара.

6. Формовка моделей с отъёмными частями

Модель имеет отъемные части, прикрепленные с помощью гвоздей, которые возможно извлечь руками. После формовки гвозди извлекаются. Центрирующая часть достается, а в освободившейся полость извлекают отъемные части. Гвозди не вбиваются, а заранее заготовленные отверстия вставляются, чтобы легко достать обратно.

Собирают модель с отъёмными частями 1 и 2 с помощью шпилек. Переворачивают модель и ставят в нижнюю опоку. Производят набивку нижней опоки. Переворачивают нижнюю опоку на 180° и через отверстие извлекают шпильки, крепящие части 1. Далее через отверстие делают набивку центральной части до нижнего уровня отъёмной части 2 (как бы стержень). Извлекаются шпильки отъёмной части 2 и производится набивка верхней установленной опоки. Затем верхняя опока снимается, вынимаются отъёмные части 2, далее вынимается «как бы стержень», извлекается модель и отъёмные части 1.

7. Литниковые системы

Она состоит из литниковой чаши, стояка, шлакоуловителя и питателя.

Литниковая система представляет собой совокупность каналов, по которым заливаемый расплавленные металл поступает полость формы.

Литниковая чаша принимает в процессе разливки жидкий металл и равномерно, без ударов, непрерывной струей направляет его в стояк

– вертикальные канал, суживающийся книзу.

Шлакоуловитель – канал обычно трапециидального сечения для улавливания и задерживания неметаллических включений (частиц формовочной смеси, шлака и т.д.), имеющий меньший удельный вес и более низкую плотность во избежание попадания их в полость формы. Из шлакоуловителя жидкий металл попадает в отверстие питателей 4 – каналов, через которые он поступает непосредственно в полость формы.

Количество питателей и их размещение в литейной форме зависят от размеров и сложности получаемой отливки.

Выпоры – это вертикальные каналы, которые делаются в форме на самых высоких местах отливки для обеспечения выхода газов, образующихся во время заливки формы.

В литниковой системе у наиболее у наиболее толстого сечения отливки размещают прибыль – излишек расплавленного металла, предназначенный питания полостей формы жидким металлом во время охлаждения и усадки. Литниковая система для данной отливки должна быть устроена наиболее рационально, чтобы обеспечить наименьший расход металла и незначительное его окисление.

Литниковая система в зависимости от формы, размера отливки, состава и свойств литейного сплава имеют различное устройство:

А) Верхняя литниковая система наиболее проста. Ее применяют для мелких деталей небольшой высоты. С увеличением высоты происходит размывание формы струей металла, его разбрызгивание и окисление, увеличивается количество неметаллических включений в теле отливки.

Б) Нижняя (сифонная) литниковая система применяется для средних и толстостенных отливок значительной высоты. Она обеспечивает спокойное заполнение формы расплавом.

В) Ярусная литниковая система обеспечивает последовательное питание отливки снизу вверх и ее применяют для крупных отливок. Недостатки – сложность в изготовлении и значительный расход расплава.

Г) Вертикально – щелевая система – разновидность ярусной. Предназначена главным образом для цветных сплавов.

8. Прибыли и холодильники.

Условия последующего затвердевания отливки улучшаются при управлении отводом теплоты от различных ее мест, что достигается установкой холодильников – металлических элементов с высокой теплоёмкостью и теплопроводностью. Для цветных металлов материал холодильника – медь, сталь, чугун. Для чугунных и стальных отливок медь не применима, применяются стальные холодильники; для предотвращения схватывания, приваривания с металлом отливки холодильники покрываются огнеупорными красками на основе графита.

Прибыли и питающие выпоры служат для компенсации усадки утолщенных мест отливки. Обычно их располагают над массивными частями отливки. Они должны иметь такие размеры и конфигурацию, чтобы расплав в них застывал последним. Для этой цели толщина прибыли должна быть больше толщины того места отливки, над которым ее ставят. Для более легкого удаления делается на конус.

9. Формовка с подрезкой

При формовке в опоках по неразъёмной модели, не имеющей плоскости, пригодной для укладки модели (относительно плоскости разъёма опок), применяют формовку с подрезкой. Модель прилегает к плите не всей нижней поверхностью, а только выступом, поэтому при уплотнении нижней полуформы в полость 1 попадает формовочная смесь. Чтобы вынуть модель, формовочную смесь из полости 1 срезают гладилкой или ланцетом. Образующуюся поверхность тщательно заглаживают. Эту операцию называют подрезкой. Разъём формы будет не плоский, а фасонный. Затем поверхность разъёма нижней полуформы, в том числе и поверхность подрезки, посыпают разделительным песком, устанавливают верхнюю опоку, засыпают смесь и уплотняют. Форму разбирают, модель вынимают. Форму собирают для заливки.