5.2 Изготовление отливок в песчаных формах

Литье в песчаные формы в настоящее время является универсальным и са­мым распространенным способом изго­товления отливок. Технологический процесс изготовле­ния отливок состоит из ряда основных и вспомогательных операций, выполня­емых в определенной последователь­ности (рис. 8). Для изготовления ли­тейных форм используются модельный комплект, формовочные и стержневые смеси и другие материалы и обору­дование.

Модельный комплект – это совокуп­ность технологической оснастки и при­способлений, необходимых для образова­ния в форме полости, соответствующей контурам отливки. В модельный комп­лект включают модели, модельные пли­ты, стержневые ящики и другие при­способления.

Рис. 8 Схема технологического процесса получения отливок в песчаных формах

Для получения отливки изготавливают специальную форму. Основными исходными материалами служат: песок, глина, специальные связующие компоненты.

В природе существует два типа песков:

• кварцевый (температура плавления ≈2000ºС; недостаток – при температуре 575ºС в нем происходит полиморфное превращение, которое сопровождается растрескиванием отдельных песчинок.) Поэтому такой тип песка применяют для изготовления литейных форм при производстве отливок из цветных металлов и сплавов;

• циркониевый (обладает высокой огнеупорностью; в нем отсутствует упомянутый недостаток).

Глина является связующим компонентом и от ее сорта и количества изменяется прочность и технологические параметры смеси.

Для дополнительного повышения прочности смеси и литейной формы в целом добавляют различные марки клеев и смол.

Исходные материалы подвергают различным видам контроля, а затем из них приготавливают формовочную смесь. Для получения качественной отливки формовочная смесь должна отвечать следующим свойствам:

1. механическим:

• прочность – способность смеси и литейной формы в целом не разрушаться в процессе транспортировки и заливки жидким расплавом;

• пластичность – способность смеси свободно заполнять литейную форму и полностью производить очертания наружной поверхности модели отливки;

• податливость – способность формовочной смеси изменяться в объеме и сопровождать процесс усадки металла после заливки и кристаллизации сплава. При низкой податливости смеси в сплаве возникают высокие напряжения, которые могут вызвать образование трещин в отливке.

2. технологическим:

• влажность – влияет на качество отливки по наличию в ней газовых пузырей и пор. В зависимости от содержания влаги смеси бывают сухие (3-4% влаги) и сырые (6-8% влаги);

• газопроницаемость – влияет на способность смеси по удалению воздушной атмосферы из заливаемой полости формы и удалению газов из расплава. Зависит от фракционного состава песка, содержания глины в смеси и влажности смеси. Чем больше размер песчинок и меньшее содержание глинистой составляющей, тем выше газопроницаемость;

• термохимическая активность – способность смеси не вступать в химическую реакцию с материалом расплава в месте контакта. При низком показателе на поверхности отливки образуется литейная корка, состоящая из материала смеси и жидкого металла;

• долговечность – способность смеси сохранять свои свойства на протяжении длительного времени;

• огнеупорность – способность смеси выдерживать высокие температуры;

• негидроскопичность – способность смеси не поглощать влагу из атмосферы в процессе длительной эксплуатации или хранения.

3. теплофизическим: теплоемкость, теплопроводность. Эти показатели влияют на скорость охлаждения расплава, кристаллизации и скорость охлаждения отливки. от этих показателей зависит получаемая структура и механические свойства отливки.