Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Литье в песчано-глинистые формы



Все существующие способы литья разделяются на две группы: литье в песчаные формы и специальные способы литья.

Наибольшая доля отливок получается литьем в песчаные (песчано-глинистые, земляные) формы - более 80 % всех отливок по массе, что объясняется его универсальностью. Он применяется для получения любых по массе, габаритам и конфигурации отливок и практически любых сплавов. Для получения песчано-глинистой литейной формы необходимы: формовочные материалы и модельно-опочная оснастка. Основные составляющие формовочной смеси – кварцевый песок и глина. В качестве антипригарных добавок применяют мелкий уголь, мазут и древесную муку.

При изготовлении литейной формы для крупных отливок необходимой операцией является сушка, во избежание хлопков и взрывов. Сушка может продолжаться 24 часа и более. Для ее сокращения применяются формовочные смеси с быстротвердеющими связующими:

1) пластические самотвердеющие смеси (ППС) в них в качестве связующего применяется жидкое стекло, а в качестве отвердителя – феррохромовый шлак. В литейную форму, изготовленную из ППС можно заливать расплав уже через 6 часов после ее изготовления.

2) Жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС). Они обладают высокой текучестью, которая сохраняется в течении 10 мин. Применение ЖСС позволяет уменьшить трудоемкость операции уплотнения формовочной смеси. Для получения ЖСС кроме жидкого стекла и феррохромового шлака добавляют едкий натр.

3) Холоднотвердеющие смеси на основе синтетических смол (ХТС). Отвердитель – ортофосфорная кислота. Из-за высокой смеси смолы, она используется для получения мелких отливок.

Модельно-опочная оснастка включает:

1) модель отливки и модели литниковой системы.

2) стержневые ящики.

3) опоки (рамки)

4) инструменты.

Модель – приспособление для получения в литейных формах полости, конфигурация которых соответствует конфигурации отливок.

Модели изготавливают из дерева, металла и пластмасс.

Для деревянных моделей используют сосну, липу, ясень. Модели покрывают масляной краской и лаком для получения гладкой поверхности полости литейной формы, что снижает припуск на механическую обработку и предохраняет модель от влаги.

Металлические модели более долговечны, имеют большую точность и лучшую поверхность.

Пластмассовые модели сочетают преимущества дерева и металла. Они не подвержены дроблению, более легкие чем металлические формы, обладают достаточной прочностью



Специальные способы литья.

Литье в металлических формах.

Металлические формы (кокили) изготавливают из чугуна, стали и других сплавов. В кокилях получают 45 % всех алюминиевых и магниевых отливок, 11 % чугунных отливок, 6 % стальных отливок.

Рис. 2.11. Последовательность операций изготовления отливок в кокилях

Конструкции кокилей очень разнообразны, они могут быть неразъемными и разъемными, но чаще всего кокиль изготавливают из двух половин. Плоскость разъема может быть вертикальной и горизонтальной. Внутренняя, рабочая часть кокиля соответствует внешней конфигурации отливки. После затвердевания металла кокиль раскрывают и из него вынимают отливку.

Чтобы уменьшить скорость охлаждения отливок, избежать образования закаленного слоя и повысить стойкость кокиля, на его внутреннюю поверхность наносят теплоизоляционные, противопригарные покрытия. Их приготовляют из огнеупорных материалов (кварцевой муки, молотого шамота, графита, мела, талька и др.) и связующего материала (жидкого стекла, сульфитного щелока и др.). После нанесения покрытия кокиль подвергается подсушке и прокалке.

В зависимости от толщины и свойств применяемых покрытий кокили подразделяются на кокили с тонкослойным покрытием толщиной до 0,5 мм (для цветных металлов) и кокили футерованные с толщиной покрытия до 10 мм (для крупных отливок из чугуна и стали).

Технологический процесс изготовления отливки в кокиле показан на рис. 2.11. Кокиль с вертикальным разъемом состоит из поддона 1, двух симметричных полуформ 2 и 3 и металлического стержня 4. Кокиль предварительно нагревают до температуры 150-180 ° С, покрывают рабочую поверхность из пульверизатора 5 слоем защитного покрытия толщиной 0,3-0,8 мм (рис. 2.11, а). С помощью манипулятора устанавливают песчаный стержень 6 (рис. 2.11, б) для получения расширяющейся полости в отливке. Половины 2 и 3 кокиля соединяют, скрепляют и заливают расплав (рис. 2.11, в). После затвердевания отливки 7 (рис. 2.11, г) и охлаждения ее до температуры выбивки кокиль раскрывают (рис. 2.11, д) и протягивают вниз металлический стержень 4. Отливка 7 удаляется из кокиля (рис. 2.11, е).



Полости в отливках оформляют песчаными, оболочковыми или металлическими стержнями. Песчаные стержни используют для получения отливок из чугуна, стали и цветных сплавов, а металлические - для получения отливок из алюминия и магния.

Для литья в кокиль применяют одно- и многопозиционные автоматические кокильные машины.

Кокиль - форма многократного использования. В нем можно получать до 300 стальных отливок, несколько тысяч отливок из алюминиевых сплавов.

Преимущества. Кокиль обеспечивает получение отливок с высоким качеством металла, повышенной точностью и чистотой поверхности. При этом способе улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, есть возможность полной автоматизации процесса.

К недостаткам способа относятся высокая стоимость кокиля и трудоемкость его изготовления. Можно отливать детали только относительно простой конфигурации. При литье в металлические формы из-за быстрого охлаждения уменьшается жидкотекучесть расплава. Возможно возникновение газовой пористости из-за отсутствия газопроницаемости формы.

Кокили применяют, в основном, для получения отливок из цветных металлов и сплавов, реже - из стали и чугуна.

Литье под давлением - наиболее производительный способ изготовления отливок из цветных металлов с высокой точностью и чистотой поверхности. Расплавленный металл заполняет стальную пресс-форму под давлением поршня до 3000 атм., быстро затвердевает и образует отливку.


Рис. 2.12. Схема машины с холодной камерой прессования

Наибольшее распространение получили машины с холодной и горячей камерой прессования.

Машина с холодной камерой прессования показана на рис. 2.12. Дозу расплавленного металла заливают в горизонтальную камеру прессования 1 и подают поршнем 2 в пресс-форму, состоящую из двух полуформ: подвижной 3 и неподвижной 4. Для образования полости в отливке применяют металлический стержень 5. После затвердевания отливки пресс-форма раскрывается, и отливка удаляется при помощи толкателей 6. Давление поршня на жидкий металл составляет от 400 до 2000 кгс/см2, масса отливок - до 45 кг.

Поршневые машины с горячей камерой прессования (рис. 2.13) развивают давление на металл 100-300 кгс/см2. Особенность их устройства состоит в том, что камеру прессования 1 располагают в обогреваемом тигле с жидким металлом. При верхнем положении плунжера через отверстия 2 сплав заполняет камеру. При движении плунжера 3 вниз он перекрывает эти отверстия, сплав под давлением заполняет полость пресс-формы 4. После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки металла из канала сливаются в камеру прессования. Отливка удаляется из пресс-формы толкателями.

Такие машины применяют для литья из свинцово-сурьмянистых, цинковых, магниевых и алюминиевых сплавов с невысокой температурой плавления, не взаимодействующих с материалами тигля и камеры прессования.

Рис. 2.13. Машина с горячей камерой прессования

Благодаря малому охлаждению сплава при заполнении пресс-формы на таких машинах можно производить очень мелкие детали - массой до нескольких граммов. Обычно масса отливок не превышает 25-30 кг. Машины имеют очень высокую производительность - до 3000 и более отливок в час при работе в автоматическом режиме.

Особенности формирования отливок. При литье под давлением расплав заполняет пресс-форму с очень большой скоростью (за доли секунды). При этом происходит быстрое закупоривание вентиляционных каналов пресс-формы, и из ее полости не полностью удаляются воздух и газы, образующиеся при испарении и сгорании смазки. В затвердевшей отливке появляется газовая пористость.

Преимущества.Это самый высокопроизводительный способ литья (до 3000 и более отливок в час). Дает высокую точность и чистоту поверхности отливки. Высокая степень автоматизации процесса позволяет встраивать участок для литья под давлением в автоматические линии.

Недостаткамиспособа являются высокая стоимость оборудования и пресс-форм, ограниченная масса отливок, газоусадочная пористость отливок.

Применяется способ в массовом производстве для отливки корпусов электродвигателей из силумина, блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, а также для литья из других цветных сплавов.

Центробежное литье.

При этом способе отливки получают свободной заливкой во вращающиеся формы. Отливки формируются под действием центробежных сил. Центробежные силы отбрасывают заливаемый металл к стенкам формы, где он затвердевает, образуя пустотелую отливку. Центробежным литьем в промышленности получают чугунные и стальные трубы, кольца и другие отливки типа тел вращения.

При этом способе литья исключается применение стержней для образования полостей в цилиндрических отливках. Отливки отличаются большой плотностью и высокими механическими свойствами. Центробежным литьем можно получать тонкостенные отливки из сплавов с низкой жидкотекучестью.

К недостаткам центробежного литья относится трудность получения качественных отливок из сплавов, склонных к ликвации, и невозможность выполнения отверстий точных размеров. Размеры отверстий отливок, изготавливаемых этим способом, зависят от количества залитого в форму металла.

Формы приводят во вращение специальными машинами, называемыми центробежными. В зависимости от расположения оси вращения формы в пространстве различают машины с горизонтальной и вертикальной осями вращения.

На машинах с горизонтальной осью вращения отливки получают со стенками равномерной толщины по длине и в поперечном сечении. На них отливают короткие и длинные трубообразные отливки.

На рис. 2.14. изображена схема машины с горизонтальной осью вращения форм для изготовления труб. Металл из ковша 4 заливают в форму 2 через желоб 3. Попадая на внутреннюю стенку вращающейся формы 2, жидкий металл образует вокруг нее полую цилиндрическую отливку 5, которую после затвердевания извлекают из формы.


Рис. 2.14. Центробежная машина с горизонтальной осью вращения

В машинах с вертикальной осью вращения (рис. 2.15) металл из ковша 1 заливают в форму 2, укрепленную на шпинделе 3, который вращается от электродвигателя.

Металл центробежной силой прижимается к боковой цилиндрической стенке, образуя возле нее жидкий кольцевой слой 4. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего ее останавливают и извлекают отливку.

При вертикальной оси вращения формы отливки имеют параболическую внутреннюю поверхность. Толщина верхней части отливки меньше, чем нижней части, так как при вращении формы часть металла стекает вниз. Этим методом литья получают отливки небольшой высоты.


Рис.2.15 . Схема центробежной машины с вертикальной осью вращения

Преимуществом способа является возможность получения пустотелых отливок без применения стержней, получение плотной и мелкозернистой структуры.

Недостатком способа является высокая стоимость оборудования.

Применяется способ для отливки труб, колец, гильз из стали, чугуна и других сплавов.

Литье в оболочковые формы.

Отливки получают в тонкостенных формах-оболочках толщиной 6-15 мм, изготовленных из высокопрочных песчано-смоляных смесей.

Смесь состоит из кварцевого песка и 6-7 % синтетической смолы в виде порошка. Фенолформальдегидная смола при 70 ° С размягчается, а при температуре свыше 120 ° С плавится, превращаясь в клейкую массу.

При температуре 200-300 ° С смола становится твердой и при повторном нагреве не расплавляется. При 450 ° С смола выгорает. На этих свойствах смолы основана технология изготовления оболочковой литейной формы, рис. 2.9.

Формовочную смесь 3 засыпают в бункер 2 (рис. 2.9, а) и накрывают нагретой металлической плитой 1 с укрепленными на ней моделями отливок. При повороте бункера на 180 ° (рис. 2.9, б) частицы смолы начинают плавиться под действием тепла нагретых моделей. Образуется оболочка 4. Толщина этой оболочки зависит от температуры подмодельной плиты и времени ее выдержки под засыпкой.


Рис. 2.9. Последовательность изготовления оболочковой формы

Через 25 с толщина оболочки достигает 6-8 мм, после чего бункер возвращают в исходное положение. Плита при этом оказывается вверху, избыток смеси, состоящей из песка и оставшейся неоплавленной смолы, осыпается на дно бункера (рис. 2.9, в). Модельную плиту вместе с оболочкой снимают с бункера и помещают в электропечь или газовую печь для полного затвердевания оболочки. Через 4 мин. плиту вынимают из печи, укладывают на стол специального съемочного механизма и с помощью толкателей, проходящих через отверстия в плите и упирающихся в оболочку, отделяют оболочку от плиты и поднимают ее. С толкателей оболочка снимается и направляется на сборку. Две половины оболочки склеивают и соединяют скобой. Полученную оболочковую форму заливают сплавом в вертикальном или горизонтальном положении через литниковую систему. Оболочковая форма из песчано-смоляной смеси после заливки металлом легко разрушается, освобождая отливку.

Для крупных отливок, из-за опасности прорыва металла во время заливки, оболочковые формы помещают в опоку и засыпают чугунной дробью. В промышленности внедрены многопозиционные карусельные автоматы для изготовления оболочковых форм.

Преимущества. Литье отличается высокой чистотой поверхности и точностью размеров. Хорошая газопроницаемость формы обеспечивает отсутствие газовых пор. Легко удаляются отливки из формы, т. к. при выгорании смолы создается тонкая газовая рубашка, которая защищает поверхность отливки от пригара смеси. Форма легко разрушается. Расход формовочной смеси в 5-10 раз меньше, чем при литье в земляные формы.

Недостатком способа является дороговизна и дефицит эпоксидной смолы, а также ограничение размера и массы отливок.

Применяется способ для отливки чугунных коленчатых валов автомобилей, чугунных ребристых цилиндров для тяжелых мотоциклов, литого режущего инструмента и других отливок.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!