57

ЛЕКЦІЯ 8

Виготовлення виливків у піщаних формах (продовження) Спеціальні способи лиття

8.1. Виготовлення виливків у піщаних формах

Готування розплаву

Готування ливарних сплавів пов'язане із плавленням різних матеріалів. Для одержання заданого хімічного складу й певних властивостей, у сплав у рідкім або твердому стані вводять спеціальні легуючі елементи: хром, нікель, марганець, титан і ін.

Для плавлення чавуну й стали, у якості вихідних матеріалів застосовують ливарні або передільні доменні чавуни, чавунний і сталевий лом, відходи власного виробництва, а також для зниження температури плавлення й утвору шлаків – флюси (вапняк).

Чавуни, в основному, виплавляють у вагранках. Останнім часом розвивається плавка в електричних печах, а також дуплекс-процес, особливо, варіант вагранка – індукційна піч.

Плавку стали ведуть в електродугових, індукційних і плазменно-індукційних печах. Для плавлення кольорових металів використовують як первинні, отримані на металургійних заводах, так і вторинні, після переплавлення кольорового лома, метали й

сплави, а також – флюси (хлористі й фтористі солі).

Для плавлення застосовують індукційні печі промислової частоти, електричні печі опору. Плавку тугоплавких металів і сплавів ведуть у вакуумі або в середовищі захисних газів.

Складання й заливання ливарної форми

Складання ливарної форми включає: установку нижньої напівформи; установку стрижнів, стійке положення яких забезпечується стрижневими знаками; контроль відхилення розмірів основних порожнин форми; установку верхньої напівформи по штирях, що центрують.

Заливання форм розплавленим металом здійснюється з ковшів чайникового, барабанного й інших типів. Важливе значення має температура розплавленого металу. Доцільно призначати її на 100…150 0C вище температури плавлення: низька температура збільшує небезпеку незаповнення форми, захвата повітря, погіршення живлення виливків; при високій температурі метал більше насичений газами, сильніше окисниться, можливий пригар на поверхні виливка.

Заливання ведуть безупинно до повного заповнення ливникової чаші.

Охолодження, выбивка й очищення виливків

Охолодження виливків до температури выбивки триває від декількох хвилин ( для невеликих тонкостінних виливків) до декількох доби й тижнів ( для великих товстостінних виливків). Для скорочення тривалості охолодження використовують методи примусового охолодження:

а) обдувають повітрям, б) при формуванні укладають змійовики, по яких пропускають повітря або воду.

Выбивка виливка – процес видалення затверділої й охолодженої до певної температури виливка з ливарної форми, при цьому ливарна форма руйнується. Здійснюють на спеціальних вибивних установках. Форма виштовхується з опоки выталкивателем на виброжелоб, по якім направляється на вибивні ґрати, де виливка

58

звільняються від формувальної суміші. Выбивку стрижнів здійснюють вібраційнопневматичними й гідравлічними пристроями.

Обрубка виливків – процес видалення з виливка прибутків, літників, висікши й заток по місці сполучення напівформ.

Здійснюється пневматичними зубилами, стрічковими й дисковими пилками, за допомогою газового різання й на пресах.

Після обрубання виливка зачищають, видаляючи дрібні затоки, залишки висікши й літників. Виконують зачищення маятниковими й стаціонарними шліфувальними колами, пневматичними зубилами.

Очищення виливків – процес видалення пригару, залишків формувальної й стрижневий сумішей із зовнішніх і внутрішніх поверхонь виливків.

Здійснюється в галтовочных барабанах періодичного або безперервної дії ( для дрібних виливків), у гідропіскоструминні й дробеметных камерах, а також хімічної або електрохімічною обробкою.

8.2. Спеціальні способи лиття

У сучаснім ливарнім виробництві усе більш широке застосування одержують спеціальні способи лиття: в оболонкові форми, по виплавлюваних моделях, кокильное, під тиском, відцентрове й інші.

Ці способи дозволяють одержувати виливки підвищеної точності, з малою шорсткістю поверхні, мінімальними припусками на механічну обробку, а іноді повністю виключають її, що забезпечує високу продуктивність праці. Кожний спеціальний спосіб лиття має свої особливості, що визначають області застосування.

Лиття в оболонкові форми

Лиття в оболонкові форми - процес одержання виливків з розплавленого металу у формах, виготовлених по гарячому модельному оснащенню зі спеціальних піщаносмоляних сумішей.

Формувальну суміш готують із дрібного кварцового піску з додаванням термореактивних сполучних матеріалів.

Технологічні операції формування при литті в оболонкові форми представлені на мал.8.1.

Металеву модельну плиту 1 з моделлю нагрівають у печі до 200…250 0C.

Потім плиту 1 закріплюють на перекидному бункері 2 з формувальною сумішшю 3 (мал. 6.1. а) і повертають на 180 0 (мал. 8.1.б). Формувальну суміш витримують на плиті 10…30 секунд. Під дією теплоти, що виходить від модельної плити, термореактивна смола в прикордонному шарі розплавляється, склеює піщини й твердне з утвором піщаносмоляної оболонки 4, товщиною 5…15 мм. Бункер вертається у вихідне положення (мал. 8.1. в), надлишки формувальної суміші обсипають із оболонки. Модельна плита з напівтвердою оболонкою 4 знімається з бункера й прожарюється в печі при температурі 300…350 °C, при цьому смола переходить у твердий необоротний стан. Тверда оболонка знімається з моделі за допомогою выталкивателей 5 (мал.8.1.г). Аналогічним образом одержують другу напівформу.

Для одержання форми напівформи склеюють або з'єднують іншими способами ( за допомогою скоб).

59

Мал. 8.1. Технологічні операції формування при литті в оболонкові форми

Зібрані форми невеликих розмірів з горизонтальною площиною рознімання укладають на шар піску. Форми з вертикальною площиною рознімання 6 і великі форми для запобігання від жолоблення й передчасного руйнування встановлюють у контейнери 7 і засинають чавунним дробом 8 (мал.8.1.д).

Лиття в оболонкові форми забезпечує високу геометричну точність виливків, малу шорсткість поверхонь, знижує витрата формувальних матеріалів, (висока міцність оболонок дозволяє виготовляти форми тонкостінними) і обсяг механічної обробки, є високопродуктивним процесом.

В оболонкових формах виготовляють виливка масою 0,2…100 кг із товщиною стінки 3…15 мм із усіх ливарних сплавів для приладів, автомобілів, металорізальних верстатів.

Лиття по виплавлюваних моделях

Лиття по виплавлюваних моделях – процес одержання виливків з розплавленого металу у формах, робоча порожнина яких утворюється завдяки видаленню (витіканню) легкоплавкого матеріалу моделі при її попередньому нагріванні.

Технологічні операції процесу лиття по виплавлюваних моделях представлені на мал.

8.2.

Виплавлювані моделі виготовляють у прес-формах 1 (мал. 8.2.а) з модельних составів, що включають парафін, віск, стеарин, жирні кислоти. Состав добре заповнює порожнина прес-форми, дає чіткий відбиток. Після затвердіння модельного состава прес-форма розкривається й модель 2 (мал. 6.2.б) виштовхується в холодну воду.

Потім моделі збираються в модельні блоки 3 (мал. 8.2.в) із загальною ливниковою системою припаюванням, приклеюванням або механічним кріпленням. В один блок поєднують 2…100 моделей.

Форми виготовляють багаторазовим зануренням модельного блоку 3 у спеціальну рідку вогнетривку суміш 5, налиту в ємність 4 (мал.8.2.г) з наступним обсипанням кварцовим піском. Потім модельні блоки сушать на повітрі або в середовищі аміаку. Звичайно наносять 3…5 шарів вогнетривкого покриття з наступним сушінням кожного шару.

Моделі з форм видаляють, занурюючи в гарячу воду або за допомогою нагрітого пари. Після видалення модельного состава тонкостінні ливарні форми встановлюються в опоці, засипаються кварцовим піском, а потім прожарюють у печі протягом 6…8 годин при температурі 850…950 0C для видалення залишків модельного состава, випару води (мал. 8.2.д)

60

Мал.8.2. Технологічні операції процесу лиття по виплавлюваних моделях

Заливання форм по виплавлюваних моделях роблять відразу ж після прокалки в нагрітому стані. Заливання може бути вільної, під дією відцентрових сил, у вакуумі і т.д.

Після затвердіння залитого металу й охолодження виливків форма руйнується, виливка відокремлюють від літників механічними методами, направляють на хімічне очищення, промивають і піддають термічній обробці.

Лиття по виплавлюваних моделях забезпечує одержання точних і складних виливків з різних сплавів масою 0,02…15 кг із товщиною стінки 0,5…5 мм.

Недоліком є складність і тривалість процесу виробництва виливків, застосування спеціального дорогого оснащення.

Литтям по виплавлюваних моделях виготовляють деталі для приладобудівної, авіаційної й іншої галузевої промисловості. Використовують при литті жароміцних важкооброблюваних сплавів (лопатки турбін), коррозионноостійких сталей, углеродистых сталей у масовім виробництві (автомобільна промисловість).

Технологічний процес автоматизований і механізований.

Лиття в металеві форми

Лиття в металеві форми (кокілі) одержало велике поширення. Цим способом одержують більш 40% усіх виливків з алюмінієвих і магнієвих сплавів, виливка із чавуну й стали.

Лиття в кокіль – виготовлення виливків з розплавленого металу в металевих формахккокілях.

Формування виливка відбувається при інтенсивному відводі теплоти від розплавленого металу, від затвердевающей виливка, що й прохолоджується, до масивного металевого кокілю, що забезпечує більш високі щільність металу й механічні властивості, чому у виливків, отриманих у піщаних формах.

Схема одержання виливків у кокілі представлена на мал. 8.3.

Робочу поверхню кокілю з вертикальною площиною рознімання, що полягає з піддона 1, двох симетричних напівформ 2 і 3 і металевого стрижня 4, попередньо нагріту до 150…180 °C покривають із пульверизатора 5 шаром вогнетривкого покриття (мал. 8.3.а) товщиною 0,3…0,8 мм. Покриття охороняє робочу поверхню кокілю від різкого нагрівання й схоплювання з виливком.

61

Покриття готують із вогнетривких матеріалів (тальк, крейда, графить) материала, що связующего (рідке скло) і води.

Мал. 8.3 Технологічні операції виготовлення виливка в кокіль

Потім за допомогою маніпулятора встановлюють піщаний стрижень 6, за допомогою якого у виливку виконується порожнина (мал. 8.3.б).

Половинки кокілю з'єднують і заливають розплав. Після затвердіння виливка 7 (мал. 8.3.в) і охолодження її до температури выбивки кокіль розкривають (мал. 8.3.г) і простягають униз металевий стрижень 4. Виливок 7 віддаляється маніпулятором з кокілю

(мал. 8.3.д).

Виливка простої конфігурації виготовляють у нероз'ємних кокілях, нескладні виливки з невеликими виступами й западинами на зовнішній поверхні – у кокілях з вертикальним розніманням. Великі, прості по конфігурації виливка одержують у кокілях з горизонтальним розніманням. При виготовленні складних виливків застосовують кокілі з комбінованим розніманням.

Розплавлений метал у форму підводять зверху, знизу (сифоном), збоку. Для видалення повітря й газів по площині рознімання прорізають вентиляційні канали.

Усі операції технологічного процесу лиття в кокіль механізовані й автоматизовані. Використовують однопозиційні й багатопозиційні автоматичні кокильные машини.

Лиття в кокіль застосовують у масовому й серійному виробництвах для виготовлення виливків із чавуну, стали й сплавів кольорових металів з товщиною стінки 3…100 мм, масою від декількох грамів до декількох сотень кілограмів.

Лиття в кокіль дозволяє скоротити або уникнути витрати формувальних і стрижневих сумішей, трудомістких операцій формування й выбивки форм, підвищити точність розмірів і знизити шорсткість поверхні, поліпшити механічні властивості.

Недоліки кокильного лиття: висока трудомісткість виготовлення кокілів, їх обмежена стійкість, труднощі виготовлення складних по конфігурації виливків.