49

ЛЕКЦІЯ 7

Способи виготовлення виливків. Виготовлення виливків у піщаних формах

Для виготовлення виливків служить ливарна форма, яка являє собою систему елементів, що утворюють робочу порожнину, при заливанні якої розплавленим металом формується виливок.

Ливарні форми виготовляють як з неметалічних матеріалів (піщані форми, форми виготовлені по виплавлюваних моделях, оболонкові форми) для одноразового використання, так і з металів (кокілі, изложницы для відцентрового лиття) для багаторазового використання.

7.1. Виготовлення виливків у піщаних формах

Лиття в піщані форми є найпоширенішим способом виготовлення виливків. Виготовляють виливка із чавуну, сталі, кольорових металів від декількох грам до сотень тонн, з товщиною стінки від 3…5 до 1000 мм і довжиною до 10000 мм.

Схема технологічного процесу виготовлення виливків у піщаних формах представлена на мал. 7.1.

Мал. 7.1. Схема технологічного процесу виготовлення виливків у піщаних формах

Сутність лиття в піщані форми полягає в одержанні виливків з розплавленого металу, що затвердів у формах, які виготовлені з формувальних сумішей шляхом ущільнення з використанням модельного комплекту.

Ливарна форма для одержання виливків у піщаних формах представлена на мал.7.2. Ливарна форма звичайно складається з верхньої 1 і нижньої 2 напівформ, які виготовляються в опоках 7, 8 – пристосуваннях для втримання формувальної суміші. Напівформи орієнтують за допомогою штирів 10, які вставляють в отвори ручок опок 11. Для утвору порожнин отворів або інших складних контурів у форми встановлюють ливарні стрижні 3, які фіксують за допомогою виступів, що входять у відповідні западини

форми (знаки).

Ливарну форму заливають розплавленим металом через ливникову систему. Ливникова система – сукупність каналів і резервуарів, по яких розплав надходить із

разливочного ковша в порожнину форми.

Основними елементами є: ливникова чаша 5, яка служить для приймання розплавленого металу й подачі його у форму; стояк 6 – вертикальний або похилий канал для подачі металу з ливникової чаші в робочу порожнину або до інших елементів; шлаковловлювач 12, за допомогою якого втримується шлаки й інші неметалічні домішки;

50

живильник 13 – один або трохи, через які розплавлений метал підводить у порожнину ливарної форми.

Для виводу газів, контролю заповнення форми розплавленим металом і живлення виливка при її затвердінні служать прибутку або выпор 4. Для виводу газів призначені й вентиляційні канали 9.

Мал. 7.2. Ливарна форма

Різновиди ливникових систем представлені на мал. 7.3.

Мал. 7.3. Різновиди ливникових систем

Розрізняють ливникові системи з живильниками, розташованими в горизонтальній і вертикальної площинах.

По способу підведення розплаву в робочу порожнину форми ливникові системи ділять на: нижню, верхню, бічну.

Нижня лиитниковая система (мал.7.3.б) – широко використовується для лиття сплавів, що легко окисняться, що й насичуються газами (алюміній), забезпечує спокійне підведення розплаву до робочої порожнини форми й поступове заповнення її вступникам знизу, без відкритого струменя металом. При цьому ускладнюється конструкція

51

ливникової системи, збільшується витрата металу на неї, створюється несприятливий розподіл температур у залитій формі через сильний розігрів її нижньої частини.

Можливий утвір усадочних дефектів і внутрішніх напружень. При такій системі обмежена можливість одержання високих тонкостінних виливків ( при литті алюмінієвих сплавів форма не заповнюється металом, якщо відношення висоти виливка до товщини її стінки перевищує 60, H/≥60).

Нижнє підведення через велику кількість живильників часто використовується при виготовленні складних за формою, великих виливків із чавуну.

Верхня ливникова система (мал.7.3.в).

Гідностями системи є: мала витрата металу; конструкція проста й легко здійсненна при виготовленні форм; подача розплаву зверху забезпечує сприятливий розподіл температури в залитій формі (температура збільшується від нижньої частини до верхньої), а отже, і сприятливі умови для спрямованої кристалізації й живленні виливка.

Недоліки: падаюча зверху струмінь може розмити піщану форму, викликаючи засоры; при розбризкуванні розплаву виникає небезпека його окиснення й замешивания повітря в потік з утвором оксидних включень; утрудняється вловлювання шлаків.

Верхню ливникову систему застосовують для невисоких (у положенні заливання) виливків, невеликої маси й нескладної форми, виготовлених зі сплавів не схильних до сильного окиснення в розплавленому стані (чавуни, углеродистые конструкційні сталі, латуні).

Бічна ливникова система (мал.7.3.а).

Підведення металу здійснюється в середню частину виливка ( по розніманню форми). Таку систему застосовують при одержанні виливків з різних сплавів, малих і середніх по масі деталей, площина симетрії яких збігається із площиною рознімання форми. Є

проміжною між верхньої й нижньої, і отже поєднує в собі деякі їхні гідності й недоліки. Іноді при підведенні металу знизу й зверху використовують масивні колектори.

Готування формувальних і стрижневих сумішей

Для готування сумішей використовуються природні й штучні матеріали. Пісок – основний компонент формувальних і стрижневих сумішей. Звичайно використовується кварцовий або цирконовий пісок із SiO2.

Sio2.

На малюнку показані методи ущільнення формувальної суміші а – пресуванням, б – струшуванням.

Глина є зв'язувальною речовиною, що забезпечують міцність і пластичність, що володіють термічною стійкістю. Широко застосовують бентонітові або каолінові глини.

Для запобігання пригару й поліпшення чистоти поверхні виливків використовують противопригарные матеріали: для сирих форм – припылы; для сухих форм – фарби.

52

У якості припылов використовують: для чавунних виливків – суміш оксиду магнію, деревного вугілля, порошкоподібного графіту; для сталевих виливків – суміш оксиду магнію й вогнетривкої глини, пилоподібний кварц.

Противопригарные фарби являють собою водні суспензії цих матеріалів з добавками сполучних.

Суміші повинні мати рядом властивостей.

Міцність – здатність суміші забезпечувати схоронність форми без руйнування при виготовленні й експлуатації.

Поверхнева міцність (осыпаемость) – опір истирающему дії струменя металу при заливанні,

Пластичність – здатність сприймати обрис моделі й зберігати отриману форму, Піддатливість – здатність суміші скорочуватися в обсязі під дією усадки сплаву. Плинність – здатність суміші обтікати моделі при формуванні, заповнювати

порожнина стрижневого ящика.

Термохімічна стійкість або непригарность – здатність витримувати високу температуру сплаву без оплавлення або хімічної з ним взаємодії.

Негигроскопичность – здатність після сушіння не поглинати вологу з повітря. Довговічність – здатність зберігати свої властивості при багаторазовім використанні. По характеру використання розрізняють лицювальні, наполнительные і єдині суміші. Лицювальна – використовується для виготовлення робочого шару форми. Містить

підвищена кількість вихідних формувальних матеріалів і має високі фізико-механічні властивості.

Наполнительная – використовується для наповнення форми після нанесення на модель лицювальної суміші. Приготавливается шляхом переробки оборотної суміші з малою кількістю вихідних формувальних матеріалів.

Лицювальна й наполнительная суміші необхідні для виготовлення великих і складних виливків.

Єдина – застосовується одночасно в якості лицювальної й наполнительной. Використовують при машиннім формуванні й на автоматичних лініях у серійнім і масовім виробництві. Виготовляється з найбільш вогнетривких пісків і глин з найбільшою сполучною здатністю для забезпечення довговічності.

Готування формувальних сумішей Спочатку підготовляють пісок, глину й інші вихідні матеріали. Пісок сушать і

просівають. Глину сушать, роздрібнюють, розмелюють у кульових млинах або бігунах і просівають. Аналогічно одержують вугільний порошок.

Підготовляють оборотну суміш. Оборотну суміш після выбивки з опок розминають на гладких валках, очищають від металевих часток у магнітному сепараторі й просівають.

Готування формувальної суміші включає кілька операцій: перемішування компонентів суміші, зволоження й розпушення.

Перемішування здійснюється в змішувачахлбігунах з вертикальними або горизонтальними котками. Пісок, глину, воду й інші складові завантажують за допомогою дозатора, перемішування здійснюється під дією котків і плужків, що подають суміш під котки.

Готова суміш витримується в бункерахсвідстійниках протягом 2…5 годин, для розподілу вологи й утвору водних оболонок навколо глинистих часток.

Готову суміш розпушують у спеціальних пристроях і подають на формування.

Стрижнева суміш Стрижневі суміші відповідають умовам технологічного процесу виготовлення

ливарних стрижнів, які випробовують теплові й механічні впливи. Вони повинні мати боле високі огнеупорность, газопроникність, піддатливість, легко вибиватися з виливка.