16 Схема технологии получения отливок в песчано-глинистых формах

17 Литье в кокиль, литье под давлением , Центробежное литье. Схемы методов, преимущества, области применения.

Литье в кокиль.

Сущность кокильного литья заключает­ся в изготовлении отливок заливкой рас­плавленного металла в многократно ис­пользуемые металлические литейные формы - кокили с последующим затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки и извлечением ее из полости формы. Отличительные особенности литья в кокиль состоят в том, что формирование отливки происходит в условиях интенсив­ного теплового взаимодействия с литей­ной формой, т.е. залитый металл и затвер­девающая отливка охлаждаются в кокиле с большей скоростью, чем в песчаной форме; кокиль практически не податлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение ее из кокиля. Кокили - металлические формы - из­готовляют из серого чугуна (СЧ 15, СЧ 20 и др.), стали (20, 15Л, 20Л и др.) и других материалов. Стержни и раз­личные вставки изготовляют из легиро­ванных сталей (ЗОХГС, 35ХГСА и др.). Технологический процесс изготовления отливки в кокиль показан на рис. 4.30.

Ра­бочую поверхность кокиля с вертикальной плоскостью разъема, состоящую из поддо­на I, двух симметричных полуформ 2 и 3 и металлического стержня 4, предварительно нагревают до температуры 100°С, покрывают из пульверизатора 5 слоем защитного покрытия. С помощью манипулятора устанавли­вают песчаный стержень 6, которым выполняют в отливке 7 расши­ряющуюся полость. Половины кокиля 2 и 3 соединяют, скрепляют и проводят за­ливку расплава (рис. 4.30, в). После за­твердевания отливки 7 (рис. 4.30, г) и ох­лаждения ее до температуры выбивки ко­киль раскрывают (рис. 4.30, д) и протяги­вают вниз металлический стержень 4. От­ливка 7 манипулятором удаляется из ко­киля (рис. 4.30, е).

Отливки простой конфигурации изго­товляют в неразъемных кокилях. Несложные отливки с небольши­ми выступами и впадинами на наружных поверхностях изготовляют в кокилях с вер­тикальным разъемом. При изготовлении крупных, но простых по конфигурации отливок используются кокили с горизонтальными разъемами. Кокили с комбинированным разъ­емом применяют при изготовлении слож­ных отливок. Полости в отливках оформляют песчаными, оболочковыми или металлическими стержнями. Для удаления воздуха и газов из полос­ти формы по плоскости разъема кокиля выполняют вентиляционные каналы. Отливки из рабочей полости удаляют вытал­кивателями. Заданный тепловой режим литья обеспечивает система подогрева и охлаждения кокиля. Рабочую поверхность кокиля и метал­лических стержней очищают от ржавчины и загрязнений. Затем на рабочую поверх­ность кокиля наносят теплозащитные покрытия. Теплозащитные покрытия приготов­ляют из огнеупорных материалов. Заключительная операция подготовки кокиля: нагрев его до температур 150 ... 350 °С. При сборке кокилей в определенной последовательности устанавливают ме­таллические или песчаные стержни, про­веряют точность их установки и закрепле­ния, соединяют половины кокиля и скреп­ляют их. Заливку металла осуществляют разли­вочными ковшами или автоматическими заливочными устройствами. Затем отлив­ки охлаждают до температуры выбивки. После этого отливки подвергают обрубке и очистке.

Литье под давлением.

Сущность литья под давлением заклю­чается в изготовлении отливок в металли­ческих формах (пресс-формах) заполнени­ем расплавом под действием внешних сил, превосходящих силы гравитации. Затвер­девание отливки протекает под избыточ­ным давлением. После охлаждения отлив­ку извлекают из пресс-формы. Значительное давление на расплав обеспечивает высокую скорость движения потока рас­плава в пресс-форме. Форма заполняется за десятые и сотые доли секунды, что позволяет получать отливки с толщиной стенки менее 1 мм. Высокая скорость впуска расплава в полость пресс-формы не позволяет возду­ху и продуктам разложения смазочного материала полностью удалиться из полос­ти пресс-формы. Они попадают в расплав, что приводит к снижению плотности и герметичности отливок. Высокая кинетическая энергия дви­жущего расплава и статическое давление на него в момент окончания заполнения полости пресс-формы способствуют полу­чению поверхностного слоя отливки с весьма малой шероховатостью. Высокая интенсивность теплового взаимодействия между расплавом, отлив­кой и пресс-формой способствует изменению структуры в поверхностных слоях отливки. Давление, прикладываемое к расплаву при заполнении полости пресс-формы, позволяет регулировать продолжитель­ность заполнения и изменять количество теплоты, отводимой от расплава за время ее заполнения.

На машинах с горизонтальной холодной камерой прессования (рис. 4.33) порцию расплавленного металла заливают в камеру прессования 4 (рис. 4.33, а), которую плун­жером 5 под давлением 40 ... 100 МПа по­дают в полость пресс-формы (рис. 4.33, б), состоящей из неподвижной 3 и подвижной / полуформ. Внутреннюю полость в от­ливке получают стержнем 2. После за­твердевания отливки пресс-форма раскры­вается (рис. 4.33, в), стержень 2 извлекает­ся и отливка 7 выталкивателями б удаля­ется из рабочей полости пресс-формы. Перед заливкой пресс-форму нагревают до температуры 120 ... 320 °С. После удале­ния отливки рабочую поверхность пресс-формы обдувают воздухом и смазывают специальными материалами для преду­преждения приваривания отливки к пресс-форме. Воздух и газы удаляют через кана­лы. Уменьшить воздушную пористость в отливках позволяет продувка каме­ры и полости пресс-формы кислородом до полного вытеснения воз­духа. Литье под давлением используют в массовом и крупносерийном производст­вах отливок с минимальной толщиной стенок 0,8 мм, с высокой точностью раз­меров и малой шероховатостью поверхно­сти. Недостатки литья под давлением - вы­сокая стоимость пресс-форм и оборудова­ния; ограниченность габаритных размеров и массы отливок; наличие воздушной по­ристости в массивных частях отливок, снижающей прочность деталей, и др. В настоящее время работают автомати­зированные установки литья под давлени­ем.

Литье центробежное.

При таком литье сплав заливают во вращательные формы; отливки получаются под действием центробежных сил, что обеспечивает высокую плотность и механические свойства отливок. Центробежным литьем отливки изго­товляют в металлических, песчаных, обо­лочковых формах и формах для литья по выплавляемым моделям на центробежных машинах с горизонтальной или верти­кальной осью вращения. Металлические формы изложницы из­готовляют из чугуна и стали. Толщина изложницы обычно в 1,5 ... 2 раза больше толщины отливки. В процессе литья из­ложницы снаружи охлаждают водой или воздухом.

При получении чугунных водопровод­ных труб на машинах с горизонтальной осью вращения (рис. 4.37, а) изложницу 2 устанавливают на опорные ролики 7 и за­крывают кожухом 6. Изложница 2 приво­дится во вращение электродвигателем /. Расплавленный чугун из ковша 4 заливают через желоб 3, который в процессе заливки чугуна перемещается в направлении, пока­занном стрелкой, что обеспечивает получе­ние равностенной отливки 5. Для образова­ния раструба трубы используют либо пес­чаный, либо оболочковый стержень 8. По­сле затвердевания залитого чугуна трубу извлекают из изложницы. На этих машинах изготовляют втулки, кольца и т.п. При получении отливок на машинах с вращением формы вокруг вертикальной оси (рис. 4.37, б) расплавленный металл из разливочного ковша 4 заливают в литей­ную форму 2, укрепленную на шпинделе 7, который вращается от электродвигате­ля. Расплавленный металл центробежны­ми силами прижимается к боковой стенке изложницы. Литейная форма вращается до полного затвердевания. После останова формы отливка 3 извлекается. На рис. 4.37, в показана схема процесса литья сложных тонкостенных рабочих колес на машинах с вертикальной осью вращения: 1,6- половины кокиля; 2 -стержень, который формирует канал рабо­чего колеса и его лопасти; 3 - стол маши­ны; 4 - стержень, воспринимающий удар струи заливаемого металла; 5 - шпиндель центробежной машины. Частота вращения изложницы при центробежном литье со­ставляет 150 ... 1200 об/мин. Изложницы перед заливкой нагревают до температуры 150 ... 200 °С. Температуру заливки спла­вов назначают на 100 ... 150 °С выше тем­пературы ликвидуса. Преимущества центробежного литья - получение внутренних полостей трубных заготовок без применения стержней; большая экономия сплава за счет отсутст­вия литниковой системы; возможность получения двухслойных заготовок, что достигается поочередной заливкой в фор­му различных сплавов (сталь и чугун, чу­гун и бронза и т.д.). Для изготовления отливок центробеж­ным литьем используют автоматические и многопозиционные карусельные машины.