Лабораторная работа №31 Изучение процесса изготовления разовой литейной формы

Цель работы - ознакомить студентов с молельным комплектом, процессом изготовления разовой литейной формы в двух опоках по разъемной модели и песчано-глинистого стержня в разъемном стержневом ящике.

Краткие теоретические сведения.

В литейном цехе фасонные детали сложной и простой конфигурации получают методом заливки жидкого метала в литейную форму. Литейная форма- это полость, отвечающая конфигурации и размерам изготовляемой детали. Детали (или заготовки), полученные таким образом, называют отливками. После затвердевания металла отливку выбивают из формы, обрубывают литниковую систему, очищают от пригара формовочной смеси и подвергают механической обработке для придания ей точных размеров. Поэтому в процессе изготовления литейной формы размеры ее полости должны быть увеличены с учетом припусков и усадки заливаемого металла.

Стенки литейной формы могут быть изготовлены из различных материалов: песчаной смеси, гипса, алебастра, цемента, сплавов металлов. Используемый материал определяет срок службы литейной формы.

Разовые литейные формы изготавливают из песчаной формовочной смеси они служат для получения лиш одной детали, так как при извлечении готовой отливки форма разрушается.

Многократные литейные формы изготавливают из сплавов различных металлов гипса, алебастра, шамота, магнезита, цемента и других огнеупорных материалов. Эти формы могут выдержать большое количество заливок . металлическая форма называется кокилем . в кокиле можно получить от нескольких сот до нескольких десятков и сотен тысяч отливок. Количество отливок в одном кокиле зависит от температуры плавления заливаемого металла, массы и конфигурации получаемой отливки. Для изготовления разовой литейной формы вручную необходимо иметь: формовочную и стержневую смеси; модельный комплект; парные опоки; формовочные инструмент.

1.формовочная и стержневая смеси служат для изготовления стенок литейной формы и стержней, образующих полости в отливках. Формовочная стержневая смеси должны обладать: высокой огнеупорностью (так как контактируют с жидким металлом);пластичностью(чтобы давать четкий отпечаток модели и стержневого ящика); газопроникаемостью ( чтобы пропустить из формы газы, выделяющиеся из охлаждающегося жидкого металла); податливостью (способностью не препятствовать усадке затвердевшего металла во избежание возникновения напряжений и трещин в отливке).

Для обеспечения перечисленных свойств в качестве наполнителя используют зернистый кварцевый песок и как связку ( для придания пластичности и прочности смеси )- глину(до 8-12% по объему). Для предотвращения пригара к

металлу отливки в формовочную и стержневую смеси вводят в небольшом количестве противопригарные добавки: графит, каменный и древесный уголь, кокс, циркон и др. Добавка древесных опилок, торфа, и других органических веществ повышают податливость смесей.

При ручной формовке используют облицовочные и наполнительные формовочные смеси. Облицовочные смеси 15 употребляют для покрытия рабочей поверхности формы, соприкасающейся с жидким металлом(рис.1). в процессе формовки ее наносят на модель слоем толщиной 15…31 мм. Облицовочную смесь приготавливают из свежих песка и глины и вводят до 10% противопригарных добавок. Наполнительную смесь 14 приго тавливают изотработаной формовочной смеси с добавкой 5-10% свежих песка и глины. Она составляет основную часть литейной формы.

2. Модельный комплект служит для изготовления литейной формы. В этот состав входит модель будущей отливки; один или несколько стержневых ящиков ( если отливка имеет

внутрение полости или отверстия ); модели литниковой системы; подмодельная доска. Для

ручной формовки модельный комплект изготавливают из древесины ( клен, бук, сосна).

а) Модель служит для получения в литейной форме отпечатка полости, отвечающей размерам и наружной конструкции отливки.

Модели могут быть неразъемными и разъемными. Если конфигурация отливки простая, позволяющая удалять модель без разрушения литейной формы, используют неразъемную модель. Сложные по конфигурации отливки заформовываются в двух половинах литейной формы. В этом случае используют разъемные модели. Разъем модели облегчает ее удаление из литейной формы в процессе формовки. С этой же целью стенки модели, расположенные вертикально ( т.е. перпендикулярно к плоскости разъема модели), должны иметь формовочные уклоны в пределах 0,5 …3 в направлении извлечения полумодели на формы. Следовательно верхняя и нижняя полумодели будут иметь формовочные уклоны навстечу друг другу ( рис1 б ). Так как литейная форма должна быть больше размеров готовой детали, то и размеры модели делают большими с учетом припусков на механическую обработку отливки и усадки металла.

На рис. І,а,б приведены чертежи соответственно готовой детали и разъемной модели для получения отливки. Половинки модели крепятся и центрируются относительно друг друга шипами. І. В отличие от детали модель не имеет отверстия, но в местах выхода отверстия наружу модель не имеет отверстия, но в местах выхода отверстия наружу модель снабжена выступающими частями 2, называемыми стержневыми знаками. Стержневые знаки модели дают в литейной форме отпечатки, которые являются опорами для устанавливаемого в форму стержня. На рис. І.б разъем модели и формы показан отрезком сплошной линии, обозначено буквами В (верх) и (низ), которые проставляют у стрелок. Показывающих направление разъема формы.

После изготовления отделки и проверки размеров модели окрашивают влагонепроницаемой краской в определенные цвета: красный- для чугунных отливок; синий для-для отливок из стали; желтый для отливок из сплавов цветных металлов. При этом стержневые знаки окрашивают в черный цвет.

Б) Стержневой ящик служит для изготовления в нем песчано-глинистого стержня 9 (рис. 1,в), в котором имеются вентиляционные каналы 3 для облегчения выхода газов и металлическая проволочная арматура 4 для придания ему большей прочности. Стержень устанавливают на стержневые знаки в готовую литейную форму, разрез которой показан на рис.1,г. Стержневой ящик также разъемный и половинки его центрируются с помощью шипов.

В) Литниковая система - это система каналов, по которым жидкий металл попадает в полость литейной формы. После выбивки формы литниковую систему отделяют от отливки и направляют в переплав. В состав литниковой системы входит ряд элементов (рис. 2):литниковая чаша 1 служит для приема жидкого металла из ковша, предотвращения разбрызгивания, ослабления динамического напора струи и частичного отделения шлака от металла; стояк 2- вертикальный, конусный канал , соединяющий чашу со шлакоуловителем; шлакоувеличитель 3- горизонтальный, трапецеидальной формы канал в верхней полуформ, не допускающий шлак в полость литейной формы; питатели 4- горизонтальные каналы в нижней полуформе, непосредственно питающие жидким металлом полость формы 12(рис. 1, г). на этом же рисунке элементы литниковой системы обозначены следуйщим образом: 5- питатель, 6- шлакоуловитель, 7- стояк, 8- литниковая чаша и 10- выпоры- вертикальные каналы, которые распологают в верхних точках отливки для вывода воздуха из формы при ее заливке и для контроля заполнения фо рмы металлом. Неправильная конструкция и размеры литниковой системы приводят к образованию в отливке шлаковых, земляных и газовых раковин, недоливов, коробления отливки и т. д. Чтобы не было засасывания воздуха и шлака в форму, необходимо литниковую систему заполнять жидким металлом на протяжении всего времени заливки формы, а для этого между элементами литниковой

системы должно соблюдаться следующее соотношение:

Где - сумарное сечение всех питателей;

F - сечение шлакоуловителя;

F - сечение стояка

Г) Подмодельная доска служит для установки половины модели плоскостью разъеома вниз и опок в процессе формовки.

3.Опоками называются металлические (реже деревянные) рамки, в которых изготавливают песчано- глинистую литейную форму. Опока должна быть легкой, прочной, хорошо удерживать уплотнительную формовочную смесь. При формовке по разъемной модели используют парные опоки 13 и 18, которые центрируются с помощью ушок 17 и штырей 16,что обеспечивает полное совпадение контуров отливки верхней и нижней полуформ (рис. 1. г).

4. Формовочный инструмент, применяемый при ручной формовке, можно разделить на формующий и отделочный. Формовочную смесь в опоки засыпают совковыми лопатами. Уплотнение формовочной смеси в опоках осуществляют ручными (иногда пневматическими) трамбовками. Накалывание вентиляционных каналов производят стальными иглами (душниками), для удаления полумоделей из формы применяют подъемники.

Исправляют готовую фому отделочным интрументом гладилками, ложками, ланцетами.