1.3.2 Литье в песчано-глинистые формы
Сущность литья в песчано-глинистые формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в одноразовых формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.
Модельный комплект – приспособления, включающие литейную модель, модели литниковой системы, стержневые ящики, модельные плиты.
Литейная модель – приспособление, которым в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации и размерам отливки.
Размеры модели больше размеров отливки на величину линейной усадки сплава и припуска на механическую обработку.
Модели могут быть деревянные, металлические и из пластмасс.
Стержневой ящик – формообразующее изделие, имеющее рабочую полость для получения в ней литейного стержня нужных размеров и очертаний из стержневой смеси.
Модельные плиты формируют разъем литейной формы, на них закрепляют части модели.
Литейная форма для получения отливок в песчано-глинистых формах представлена на рисунке 1.1.
Литейная форма обычно состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформы, которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для удержания формовочной смеси. Полуформы ориентируют с помощью штырей 10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11.
Для образования полостей отверстий или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы (знаки).
Для изготовления песчано-глинистых форм используют формовочные и стержневые смеси, содержащие песок (наполнитель) и связующие (глина и специальные добавки).
Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему.
Литниковая система – совокупность каналов и резервуаров, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы.
Основными элементами (рис. 1.1) являются: литниковая чаша 5, которая служит для приема расплавленного металла и подачи его в форму; стояк 6 – вертикальный или наклонный канал для подачи металла из литниковой чаши в рабочую полость или к другим элементам; шлакоуловитель 12, с помощью которого удерживается шлак и другие неметаллические примеси; питатель 13 один или несколько, через которые расплавленный металл подводится в полость литейной формы.
Рисунок 1.1 – Литейная форма
Выпор 4 служит для вывода воздуха и газов из полости формы при заливке металла и ставится над самой высокой частью отливки. Для вывода газов предназначены и вентиляционные каналы 9.
Прибыль применяют для устранения усадочных раковин и питания отливки при ее затвердевании. Ее располагают над самой массивной частью отливки, чтобы металл затвердевал в ней последним. Усадочная раковина перемещается в прибыль, и отливка получается плотной (рис. 1.2).
Рисунок 1.2 – Схема образования усадочной раковины в прибыльной части отливки: 1 – усадочная раковина; 2 – прибыль; 3 – отливка
Разновидности литниковых систем представлены на рисунке 1.3.
По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые системы делят на: нижнюю, верхнюю и боковую.
Рисунок 1.3 – Разновидности литниковых систем: 1 – питатели (каналы для подачи расплава в полость литейной формы); 2 – шлакоуловитель; 3 – стояк; 4 – литниковая чаша; 5 – отливка; 6 – выпор; 7 – коллектор (распределительный канал для направления расплава к различным частям отливки
По гидродинамическому признаку литниковые системы подразделяют на сужающиеся и расширяющиеся.
В сужающихся системах последовательно уменьшаются площади поперечных сечений стояка, шлакоуловителя и суммарной площади питателей (Fст > Fш > Fп). Сужающиеся литниковые системы с соотношением Fст: Fш: Fп = 1,2 : 1,1 : 1 применяют при литье стальных отливок , Fст: Fш: Fп = 1,4 : 1,2 : 1 при литье чугуна и Fст: Fш: Fп = 3 : 2 : 1 при литье цветных металлов.
В расчетах литниковых систем прежде всего определяют площадь поперечного сечения их узкого места Fп – для сужающихся систем, Fст – для расширяющихся.