9.2. Основные операции получения отливок в песчаных формах

Изготовление отливок в песчаных формах включает следующие основные технологические операции: заливку литейной формы расплавленным металлом, охлаждение отливки в литейной форме, выбивку отливки из литейной формы, обрубку отливок и очистку отливок.

Заливка литейной формы заключается в равномерном заполнении литейной формы расплавленным металлом. Важное значение при заливке имеет обеспечение рациональной температуры заливки расплавленного металла. Она должна быть примерно на 100–150 С выше температуры линии ликвидуса.

Таблица 9.2.

Примерные температуры заливки для различных сплавов

Материал отливок	Форма отливок	Температура заливки
Серый чугун	крупные отливки	1230–1300 С
	средние и мелкие отливки	1320–1400 С
	тонкостенные отливки	1360–1450 С
Высокопрочный и белый чугун	–	1320–1450 С
Углеродистые и низколегированные стали	–	1520–1560 С
Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н9ТЛ	тонкостенные отливки	1620 С
Бронза и латунь	–	1000–1100 С
Алюминиевые и магниевые сплавы	–	680–760 С
титановые сплавы	–	1800–1860 С

Продолжительность заливки расплава в форму зависит от степени сложности конфигурации отливок, литейного сплава и металлоемкости литейной формы (рис. 9.3).

Поскольку реальные детали имеют различную толщину стенок, элементов, то в первую очередь кристаллизуются и затвердевают более тонкие части детали, тогда как ее более массивные элементы остаются все еще жидкими.

Выравнивание процессов затвердевания различных элементов отливок может быть достигнуто с помощью регулирования теплообмена. С этой целью в литейную форму встраивают обладающие высокой теплопроводностью элементы, называемые холодильниками. Холодильники обычно изготавливают из чугуна, реже из графита, магнезита. Между холодильником и внутренней поверхностью формы оставляют стенку из формовочной смеси, через которую достаточно быстро устанавливается стационарный теплообмен. При этом тепловой поток через стенку зависит от ее толщины.

Рис. 9.3. Влияние веса отливки на продолжительность заливки

После затвердевания отливку выдерживают в форме для охлаждения до температуры выбивки. Теплота, содержащаяся в расплавленном металле с учетом скрытой теплоты кристаллизации, при охлаждении отливки до температуры ее выбивки из литейной формы переходит в литейную форму и неравномерно нагревает формовочную смесь. На периферии литейной формы, т. е. вблизи опоки, температура формовочной смеси практически не должна существенно повышаться, поскольку это привело бы к замедлению процесса охлаждения отливки. На внутренней поверхности литейной формы температура формовочной смеси равна температуре выбивки:

Выбивка отливок – процесс удаления затвердевших и охлажденных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку форм обычно выполняют на различных выбивных установках. Остатки стержней после выбивки из форм удаляют из отливок пневматическими зубилами или в гидравлических камерах и электрогидравлических установках.

Во избежание искажения формы отливок, образования трещин и других дефектов отливок выбивка должна производиться только после завершения процессов кристаллизации, формирования отливок и приобретения ими достаточной прочности.

Для неответственных крупных стальных отливок простой конфигурации температура выбивки должна быть ниже 600–700 С, для небольших простых отливок 400–500 С, для более ответственных и сложных отливок: 200–300 С, для ответственных отливок из малотеплопроводных легированных сталей: 150–200 С.

Мелкие чугунные отливки извлекают из формы при температуре 700– 800 С, средние – 400–500 С, крупные – 300–400 С. Отливки из бронзы выбивают при температуре 300–500 С, алюминиевые – 200–300 С, магниевые – при 100–150 С.

Обрубка отливок представляет собой процесс удаления литников, прибылей, выпоров и заливов (облоев). Ее осуществляют с помощью дисковых и ленточных пил, пневматических зубил, а также электродуговой или газовой резкой.

Очистка отливок – процесс удаления пригара, остатков формовочной смеси с поверхностей отливок. Она производится во вращающихся барабанах за счет трения друг друга деталей и чугунных «звездочек», загружаемых в барабаны вместе с отливками; в гидропескоструйных установках струей воды с песком под давлением до 3 МПа; в дробеметных (дробеструйных) барабанах и камерах струей чугунной или стальной дроби, химической или электрохимической обработкой и другими способами.