Типовой технологический процесс

Цель работы

1. Изучение назначения технологических операций, преимуществ и недостатков процесса изготовления отливок методом вакуумно-пленочной формовки.

2. Практическое ознакомление с конструкцией модельного комплекта, оборудованием и технологическим процессом литья в песчаные формы методом вакуумно-пленочной формовки.

 

Материалы и оборудование

В качестве материалов для изготовления отливок применяются шихтовые материалы, соответствующие по химическому составу углеродистым и легированным сталям, чугунам, алюминиевым сплавам и сплавам на основе меди.

В качестве материала для изготовления форм применяются формовочные кварцевые пески с массовой долей пылеватой фракции до 15% и содержанием влаги не более 0,1%. Температура песка не должна превышать 40ºС. Для изготовления стержней методом вакуумной формовки применяется только кварцевый песок; другими способами - кварцевый песок и соответствующие связующие. В качестве противопригарных красок применяются сложные жидкоподвижные составы, включающие наполнители - высококачественные огнеупоры: цирконовый концентрат, электрокорунд белый, микропорошковый, графит аморфный, графит серебристый, кварц молотый, тальк молотый; связующие - поливинилацетатную дисперсию, поливиниловый спирт, поливинилбутираль и др.; растворители - спирт, вода; специальные добавки - лак ПВ-577.

Для облицовки форм и герметизации верха и низа полуформ применяются этиленвинилацетатная пленка СЭВИЛЕН толщиной 100-120 мкм (термоусадочная). Для заделки дефектов пленки используется лента полиэтиленовая липкая. Для герметизации опок и вакуумной системы применяется герметик ВГО-1. Для предотвращения утечек металла через плоскость разъема, стержневой знак и стык литниковой чаши используют жгут прокладочный на асбобитумной основе.

Модельные плиты и модели изготавливают: для серийного производства - из чугуна марки СЧ15, СЧ20 или алюминиевых сплавов Д16, АК12; для мелкосерийного - из хорошо высушенного дерева. Металлические модели применяют без покрытия, деревянные - окрашивают термостойкой кремнеорганической краской К9 марки А.

Характерной особенностью модельной плиты и модельного комплекта является наличие вентиляционных воздухоотсасывающих отверстий диаметром 0,4-0,6 мм по всей площади с шагом 100 мм, и дополнительно во всех углублениях и впадинах.

При изготовлении форм применяются следующие инструменты и оснастка: опоки специальной конструкции, имеющие по всему периметру полость, газопроницаемые внутренние стенки, клапаны для отсоса воздуха и подсоединения к вакуумной системе. В крупных опоках (более 1000х1000х300 мм) дополнительно устанавливаются внутри опок воздухоотсасывающие фильтровальные воздухопроницаемые трубы, подсоединяемые к вакуумной системе. Вакуумная система состоит из вакуумного водокольцевого насоса, трубопроводов, ресивера для поддержания в литейной форме постоянного разряжения и запорной арматуры, обеспечивающей разрежение в форме: 40-50 кПа - при облицовке моделей синтетической пленкой, транспортировании изготовленных форм на заливку и при затвердевании отливки; и не более 60 кПа при заливке литейной формы металлом и транспортировке залитой литейной формы на выбивку. Устройство нагрева синтетической пленки, обеспечивающее равномерный ее нагрев до температуры 100-120ºС в течение 10-15 с, состоящее из электрического спирального нихромового нагревателя. Фен для сушки противопригарной краски потоком нагретого до 60-70ºС воздуха. Оборудование для плавки металла (индукционная печь), обрубки, очистки, термообработки отливок, охлаждения песка после заливки, очистки песка от остатков пленки и частиц металла, устройство для засыпки песка в опоки, средства транспортной механизации.

 

5.3. Постановка задачи и исходные данные

В соответствии с целями работы, студент должен выполнить технологические операции (табл. 5.1) по изготовлению песчаной формы методом вакуумно-пленочной формовки, под руководством учебного мастера.

После пробной заливки, студент должен провести осмотр отливки (получить отливку, изготовленную ранее), выявить характерные дефекты, объяснить причины их образования и выбрать способ устранения согласно рекомендациям (табл. 5.2).

 

5.4. Содержание и порядок выполнения работы

Работа выполняется бригадой из 10-12 человек, продолжительность работы 1-2 ч.

В ходе работы выполняются следующие технологические операции:

1. Отрезать кусок синтетической пленки в соответствии с размером опоки (четыре штуки).
2. Установить нижнюю часть модели на подмодельную доску формовочного стола с воздухоотсосами.
3. Включить спираль электронагревателя, находящуюся над формовочным столом, расправить пленку и поднести ее к спирале.
4. Нагреть синтетическую пленку, контролируя ее температуру визуальным определением стрелы прогиба пленки в центре (по указанию учебного мастера).
5. Включить отсос воздуха и покрыть нагретой пленкой модель. Пленка должна плотно облегать модель. Контролировать величину вакуума в воздухоотсосах формовочного стола.
6. Покрасить пленку противопригарной краской (над моделью).
7. Высушить краску феном.
8. Установить полую опоку и подсоединить к ней вакуумные шланги.
9. Засыпать опоку песком из бункера и разровнять его, включить вибратор, отвибрировать засыпанную опоку для уплотнения песка.
10. Нагреть второй кусок пленки до требуемой температуры, опустить ее на песок и включить отсос воздуха из опоки. Пленка должна плотно прилегать к песку и опоке.
11. Проконтролировать твердость песка под пленкой по твердомеру (пальцем) и величину вакуума по манометру на ресивере.
12. Снять готовую полуформу, перевернуть ее на стол на участке заливки. Контролировать величину вакуума в опоках.
13. Спарить верхнюю половину модели с нижней без зазоров. Повторить операции 3-11. Изготовить верхнюю полуформу. Контролировать величину вакуума в опоках.
14. Снять верхнюю опоку. Извлечь специальным подъемником части моделей из верхней и нижней полуформ. Извлечь части литниковой системы.
15. После извлечения из полуформ моделей стояка и выпора, нагретым паяльником прожечь в пленке отверстия для заливки, выпоров, шлакоуловителей.
16. При необходимости проконтролировать твердость полуформ (пальцем) и величину вакуума по манометру на ресивере; заклеить дефекты пленки липкой лентой.
17. В нижнюю полуформу установить стержни; обдуть сжатым воздухом. Снять готовую полуформу со стола и спарить с нижней полуформой на штырях. Контролировать величину вакуума. Изготовленная таким образом песчаная форма подготовлена для заливки расплавом. После заливки и охлаждения сбросить вакуум. Отливка с литниковой системой легко извлекаемая, песок свободно осыпается, просеивается, охлаждается и ссыпается в бункер.
18. Получить на группу готовую охлажденную отливку и провести её визуальный контроль, выявить дефекты.

 

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.
2. Эскиз модельной плиты с описанием расположения воздухоотсасывающих отверстий на плите и модели.
3. Операционный эскиз готовой собранной формы в разрезе с указанием назначения всех частей формы и показом конструктивных особенностей опоки.
4. Заключение о преимуществах способа литья, выявленных дефектах в отливке и способах их устранения.

 

5.6. Контрольные вопросы

1. В чем особенности конструкции опок и модельной оснастки?
2. Почему в рекламной литературе этот способ литья называют «формовкой XXI века»?
3. Для чего нагревают синтетическую пленку?
4. С какой силой сжаты песчинки в полуформе при величине вакуума 50 кПа?
5. Какую силу давления должна выдерживать модельная плита (размеры плиты указаны на операционном эскизе) при остаточном давлении 30 кПа? Нарисовать расчетную схему.
6. С какой силой изгибаются стенки опок при величине вакуума в полуформе 50 кПа?
7. Какие трудоемкие технологические операции по сравнению с песчано-глинистой формовкой исключены?
8. Назначение синтетической пленки.

Таблица 5.1

Типовой технологический процесс

Номер операции, перехода.	Состав и содержание технологических операций и переходов	Средства технологического оснащения.
	Подготовка шихтовых материалов	Пресс для резки шихты, весы
	Подготовка формовочного песка: сушка, охлаждение, просеивание	Сушильная установка, бункер, сито
	Подготовка стержневого ящика: очистка, натирка тальком, сборка	Ящик стержневой
	Изготовление стержней: засыпка, уплотнение, удаление излишков смеси, выдержка для отверждения, разборка ящика и извлечение стержня	Стол вибрационный, ящик стержневой в сборе
	Окраска стержня противопригарной краской, сушка	Кисть, фен
	Подготовка модельного комплекта, очистка, припыление, установка на формовочный стол	Стол формовочный с воздухоотсосами
	Облицовка модельного комплекта синтетической пленкой, облицовка наложением с одновременным включением вакуума	Электронагреватель, стол формовочный с воздухоотсосом
	Нанесение противопригарной краски на пленку	Кисть, фен
	Установка опоки.	Формовочный стол с воздухоотсосами
	Изготовление нижней полуформы: уплотнение песка, выравнивание контрлада, герметизация полуформы пленкой и вакуумирование опоки, съем готовой полуформы	Бункер с песком, вибратор, вакуумная система, насосы вакуумные
	Изготовление верхней полуформы аналогично операции 050
	Прожигание пленки на всех торцах выпоров и стояка	Паяльник
	Сборка формы: установка стержней, соединение полуформ
	Подача формы на заливку
	Подготовка металлов, заливка проб, заливка форм	Форма комплексной пробы, разливочный ковш
	Затвердевание и охлаждение отливки	Опоки
	Выбивка: снять пленку, отключить опоку от вакуумной системы, отделить отливку от песка	Выбивная установка
	Очистка, обрубка отливок	Оборудование отрезное
	Термообработка отливок	Электропечи

 

Таблица 5.2