Технология изготовления отливок в песчанно-глинистых формах

Сущность процесса заключается в заливке расплавленного металла в формы, которые изготовлены из формовочных смесей, основными материалами которых является формовочные пески и глина, путем их уплотнения с использованием модельного комплекта, после затвердевания сохраняет заданную конфигурацию (рис. 4.4.).

Рис. 4.4. Литейная форма и литниковая система:

1,2 – нижняя и верхняя полуформы, 3 – литейный стержень,

4 – металлический центрирующий штырь, 5 – выпор (прибыль), 6 – литниковая чаша, 7 – стояк, 8 – опока, 9 – шлакоуловитель, 10 – питатель.

Основные операции технологического процесса в песчанно-глинистые формы:

- изготовление формы;

- плавка металла;

- заливка металла в формы;

- выбивка отливки из формы;

- очистка отливки;

- отрезка литниковой системы;

- термическая обработка;

- контроль отливки.

Изготовлением формы называется операция формовки и определяется наличием литейной оснастки, которая включает в себя следующие элементы:

1) модельный комплект – часть технологических приспособлений необходимых для получения в форме контуров отливки включающие модель отливки, модели литниковой системы, стержневые ящики;

2) формовочный комплект – приспособления для проведения формовки включающие опоки, штыри, модельные плиты для установки и крепления моделей, сушильные плиты, шаблоны.

Модель – это приспособление, с помощью которого в форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации отливки. Модель изготавливают с увеличением размеров на усадку металла отливки и припусками на механическую обработку рабочих поверхностей отливки и назначаются ГОСТами. На вертикальных стенках предусматривают формовочные уклоны для облегчения извлечения модели из полости формы. С торцов располагаются знаки, предназначенные для получения гнезд, в которые устанавливаются стержни. Модели бывают деревянные или металлические, разъемные и неразъемные. Разъемную модель применяют, как правило, в тех случаях, когда модель не имеет плоской поверхности.

Модели литниковой системы предназначены для изготовления литниковой системы – совокупность каналов и резервуаров, по которым расплав металла поступает в форму.

Литниковая система состоит из следующих основных элементов:

· литниковая чаша (6), служит для приема металла;

· стояк (7) – вертикальный или наклонный канал;

· шлакоуловитель (9), служит для удерживания шлака и других неметаллических примесей;

· питатель (10) – полость, через которую металл подается в форму;

· выпор или прибыль (5), служит для вывода газов, контроля заполнения формы расплавом металла и питания отливки при ее затвердевании.

Операция ручной формовки выполняется в следующей последовательности:

1. На модельную плиту устанавливают нижнюю опоку рабочей плоскостью в низ, где фиксируют нижнею половину модели отливки и модели питателей литниковой системы. Поверхности модели и плиты в пределах опоки посыпают сухим разделительным песком.

2. На модель наносят слой облицовочной смеси толщиной 15 – 30 мм.

3. Нижнюю опоку заполняют наполнительной смесью, которую уплотняют ручным способом или с применением пневматической трамбовки. Излишек наполнительной смеси срезают линейкой вровень с кромкой опоки, делают наколы, улучшающие газопроницаемость формы.

4. Нижнюю опоку с заформированной в ней половиной модели поворачивают на 180⁰ и вновь устанавливают на модельную плиту.

5. На нижнюю половину модели устанавливается верхняя половина модели, а верхняя опока устанавливается на нижнюю и фиксируется металлическими центрирующими штырями. Поверхность модели и формовочную (наполнительную) смесь нижней полуформы посыпают по плоскости разъема разделительным песком.

6. Устанавливают модели литниковой системы – шлакоуловитель, стояк, заливочная чаша.

7. На модель наносят слой облицовочной смеси толщиной 15 – 30 мм.

8. Верхнюю опоку заполняют наполнительной смесью, которую уплотняют. Излишек наполнительной смеси срезают линейкой вровень с кромкой опоки, делают вентиляционные наколы.

9. Извлекают заливочную чашу, стояк и центрирующие стержни, снимают верхнюю опоку, поворачивают на 180⁰ и устанавливают на рабочую поверхность.

10. Извлекают нижнюю и верхнюю модели, питатель, шлакоуловитель.

11. Приступают к сборке литейной формы. Вначале в нижнюю опоку в специальные гнезда формы (стержневые знаки) устанавливают стержни, которые формируют внутреннюю полость отливки. Верхнюю опоку, поворачивая на 180⁰, устанавливают на нижнюю и фиксируют центрирующими штырями. После скрепления скобами, исключающие подъем верхней опоки за счет давления заливаемого расплава металла на стенки формы и затекание его в образующийся зазор, форма считается подготовленной к заливке.

Особенно необходимо отметить правильную всей литниковой системы, так как она обеспечивает плавное и равномерное течение и подпитку расплава металла утолщенных мест отливки в период его остывания.

Плавку металла выполняют в электрических печах сопротивления, дуговых, индукционных и вакуумных электронно-лучевых установках. Температура расплавленного металла зависит его химического состава, массы отливки, ее размеров и формы, толщины стенок отливки и ряда других факторов.

Так, например, температура заливки чугунных отливок составляет 1450 – 1500 ⁰С. Температура заливки стали, составляет в пределах 1550 – 1600 ⁰С. Температура заливки бронзы колеблется в пределах 1050 – 1200 ⁰С, латуни 1000 – 1100 ⁰С, алюминия 550 – 650 ⁰С.

Соблюдение установленной температуры заливки является важнейшим условием получения высококачественной отливки.

Заливка металла в формы осуществляется из специальных металлических ковшей, футерованных огнеупорным материалом. В производстве широко применяют автоматические заливочные установки.

Выбивка отливок из литейных форм осуществляется на вибрационных решетках или вручную при помощи пневмомолотов, и очищают в дробеструйных установках камерного или барабанного типа.

Отрезка литниковой системы осуществляют на фрезерных станках дисковыми фрезами и на обрезных прессах. Когда подход к элементам литниковой системы затруднен, их отрезку производят газовыми горелками.

Термическая обработка применяется для снятия внутренних напряжений и уравнения структуры отливки.

Контроль отливок определяют визуально, с помощью люминесцентного контроля магнитной дефектоскопией, рентгеноскопией, гамма-дефектоскопией, ультразвуковыми и другими методами.

 

Специальные способы литья

В современном литейном производстве все более широкое применение находят специальные способы литья, которые отличаются от наиболее распространенного (универсального) формами для получения отливок. Механизация и автоматизация технологического процесса изготовления отливок, обеспечивают их хорошее качество и высокую производительность труда. Эти способы позволяют получение отливок формы и размеры, которых, максимально приближены к формам и размерам готовых изделий с высокими технологическими и механическими свойствами.

В настоящее время целый ряд ответственных деталей в авиационной промышленности изготавливаются только специальными способами литья, как например, охлаждаемые лопатки газотурбинного двигателя, невозможно изготовить без применения литья по выплавляемым моделям. Каждый специальный способ литья имеет свои особенности, которые определяют область его применения, что позволяет получать значительный технико-экономический эффект.

Специальные способы литья подразделяются на три основные группы:

1) Литье в металлические формы (кокиль), литье под давлением, основанные на применении постоянных форм;

2) Литье по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы, основанные на применении разовых форм;

3) Литье вакуумным всасыванием, центробежное литье, где применяют формы обоих типов.