14. Охлаждение расплава в форме до температуры выбивки.
Время охлаждения складывается из трёх этапов:
τ1 - время снятия теплоты перегрева.
τ2 - отвод скрытой теплоты кристаллизации.
τ3 - время до температуры выбивки.
Время снятия теплоты перегрева:
G -4,76 кг, масса отливки
С1-838 Дж/кг К - теплоёмкость сплава в жидком состоянии
Тпер-1400ºС - температура перегрева
Тлик-1280ºС - температура ликвидус
Т0-20ºС - температура окружающей среды
β=λ/δ β =1,04/0,0675=15,4 Вт/К - коэффициент теплоотдачи
λ-1,04 Вт/м К - коэффициент теплопроводности материала формы
δ-0,0675 м - средняя толщина стенки формы
F-0,02 м2 - площадь поверхности отливки контактирующей с литейной формой
Отвод скрытой теплоты кристаллизации:
Сэф - эффективная теплоёмкость
L-100000 Дж/кг - удельная теплота кристаллизации
Тсол-1150ºС - температура солидус
Время до температуры выбивки:
С2-500 Дж/кг К - теплоёмкость сплава в твёрдом состоянии
ТВ-600ºС - температура выбивки отливки
Общее время затвердевания и охлаждения:
τобщ=τ1+τ2+τ3 τобщ =941+1231+3762=5944 сек=100 мин.
15. Финишные операции.
15.1 Отделение литниковой системы от отливки.
Для отделения литниковых систем от отливок используют разные методы в зависимости от материала отливок, их массы и вида производства. Наиболее легко отделяются литники от отливок из серого и ковкого чугуна. Литники у отливок из этих сплавов могут отделятся как сами в процессе выбивки, так и под ударами молотка при ручной очистке. Операция может проводится на выбивных устройствах, непосредственно около них или перед началом первых операций очистки.
15.2 Очистка отливки от пригара.
Дробемётная очистка отливок.
При очистке поток чугунной или стальной дроби диаметром 1-3 мм с большой скоростью направляется на поверхность отливки, покрытую слоем пригара. При ударе дробинки слой пригара сжимается, при этом в зоне контакта возникают сжимающие, а на границе зоны - растягивающие напряжения. При достаточно большой энергии отдельной дробинки напряжения в зоне контакта превышают предел прочности на растяжение, и на границе зоны контакта образуется круговая трещина. Трещины могут зарождаться как на поверхности, так и на некоторой глубине слоя. Трещины от предыдущих ударов смыкаются с трещинами от последующих ударов, происходит отделение от основного слоя крупных частиц пригара. Этот процесс продолжают до тех пор, пока все частицы пригара не будут отделены от поверхности.
Поток дроби, летящей с большой скоростью, создаётся с помощью дробемётного колеса или пневматического дробеструйного аппарата. В дробемётном колесе дробь подаётся самотёком из воронки на лопатки импеллера (распределительного колеса), вращающегося вместе с основным лопаточным колесом. Импеллер вращается в неподвижной распределительной коробке, в которой имеется окно. Лопатки импеллера разгоняют поток дроби и выбрасывают его в окно. Вылетающая дробь подхватывается рабочими лопатками, которые укреплены между двумя дисками, стянутыми болтами, проходящими через распорные втулки. Под действием центробежных сил дробь перемещается по рабочим лопаткам колеса от центра к периферии и выбрасывается с большой скоростью в виде факела.
15.3 Термическая обработка.
Основные характеристики чугунных отливок определяются химическим составом и условиями охлаждения после заливки в форму. Дальнейшее улучшение свойств может быть достигнуто с помощью термической обработки. Отжиг проводят для снятия внутренних напряжений, обеспечения минимальных деформаций при эксплуатации, улучшения обрабатываемости и износостойкости, а в отдельных случаях – для устранения отбела в отливках, т.е. для устранения брака.
Выполняем отжиг при температуре 500—550 °С с выдержкой от 2 до 8 ч. Охлаждение производится со скоростью 20—30 °С в час до температуры 150—200 °С, затем на воздухе. Применяется для снятия внутренних напряжений, заменяет естественное старение. (Рис. 9)
15.4 Зачистка.
При зачистке отливок с поверхности отливки срезают остатки питателей и заливы, образовавшиеся по плоскости разъёма, а также заливы в знаковых частях стержней. Для зачистки отливки применяют шлифовальные круги цилиндрической формы или стационарные станки, оснащенные двумя кругами.
15.5 Контроль отливок.
По классификации ГОСТ 19200-80 все литейные дефекты разделены на пять групп:
1) Несоответствие по геометрии - вылом, зарез, незалив, коробление, недолив, неслитина, обжим, перекос, подутость, прорыв металла, разностенность, стержневой перекос, стержневой залив, уход металла.
2) Дефекты поверхности - газовая шероховатость, грубая поверхность, заливы, засор, нарост, окисление, плёна, поверхностное повреждение, пригар, просечка, складчатость, спай, ужимина.
3) Несплошности в отливке - вскип, газовая пористость, газовая раковина, горячая трещина, графитовая пористость, залитый шлак, межкристаллитная трещина, непровар жеребеек (холодильников), песчаная раковина, рыхлота, ситовидная раковина, утяжина, усадочная пористость, усадочная раковина, холодная трещина, шлаковая раковина.
4) Включения - королёк, металлические включения, неметаллические включения.
5) Несоответствие по структуре - ликвация, отбел, половинчатость, флокен.
При нарушении технологии изготовления отливок из чугуна могут возникнуть следующие виды брака:
Так, как заливка ведется в сырые песчано-глинистые формы, отливка может иметь газовые раковины из-за интенсивного газообразования. Для устранения этих дефектов на верхней и нижней полуформе выполнены вентиляционные каналы. Помимо этого на отливке возможно образование пригара в следствии проникновения металла в поры формы. Для исключения этого дефекта полость формы покрывают противопригарной краской. Нанесенные на поверхность формы или стержни, краски создают прочный слой огнеупорного материала, препятствующий проникновению металла и его окислов в поры между зернами смеси, что устраняет пригар на отливках.
Выявление дефектов отливки определяется визуальным контролем и геометрическим. Отливки не прошедшие контроль являются неисправимым браком, который идёт на переплавку.
Дефекты отливок которые могут быть исправлены заваркой или дополнительной механической обработкой, после чего они становятся годными являются исправимым браком.
Для устранения дефектов применяют следующие способы: заварка, пропитка, замазка.