Литье в разовые формы
Характеристика и классификация способов литья
Способы изготовления отливок
Сплавы на основе цветных металлов
Алюминиевые сплавы обладают малой плотностью, высокой прочностью и пластичностью, их легко обрабатывать. Наиболее распространены сплавы алюминия с кремнием (силумины), которые обладают повышенной коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью и другими свойствами.
Алюминиевые сплавы применяют при производстве блоков цилиндров, корпусов приборов и инструментов и т. п.
Магниевые сплавы обладают малой плотностью, высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью. Недостатком магниевых сплавов является низкая коррозионная стойкость. Для повышения механических свойств практически все магниевые сплавы обрабатывают (модифицируют) гексахлорэтаном, мелом и другими веществами. Из магниевых сплавов изготовляют корпусы насосов, приборов, инструменты и другие изделия.
Медные сплавы (бронзы и латуни) имеют сравнительно высокие механические и антифрикционные свойства, высокую коррозионную стойкость, хорошую обрабатываемость. Для изготовления отливок применяют оловянные и безоловянные бронзы и латуни. Безоловянные бронзы используют как заменители оловянных бронз.
По механическим, коррозионным и антифрикционным свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянистые. Медные сплавы применяют при производстве арматуры, подшипников, гребных винтов, зубчатых колес и др. Алюминиевые, магниевые и медные сплавы широко применяют в приборостроении.
Основными способами изготовления отливок является литье в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в кокиль, под давлением и центробежное. Указанными способами можно изготовлять отливки в разовые формы (литье в песчаные формы, по выплавляемым моделям и в оболочковые формы) и в металлические формы (литье в кокиль, под давлением и центробежное).
Существует много вариантов получения литых заготовок, каждый из которых имеет свое назначение и область применения.
Различают следующие виды форм:
а) разовые – служат для получения только одной отливки, после чего их разрушают. Для их изготовления используют песчано-глинистые смеси, в состав которых входит кварцевый песок от 85 до 90 %, огнеупорная глина от 8 до 14 %, вода и связующие (жидкое стекло, искусственные смолы и др.).
Разовые формы могут быть сырыми, сухими, поверхностно – высушиваемыми и химически твердеющими.
Литейная форма чаще всего состоит из двух полуформ (рисунок 5).
Полуформы верхняя 8 и нижняя 11 изготовлены из песчано-глинистой смеси в металлических рамках 2 и 13 (опоках). В нижней полуформе с помощью модели 10 образована рабочая полость 4 для получения отливки.
Отверстие в отливке образует песчаный стержень 7, который прочно скреплен с формой с помощью стержневых знаков 6 и 12. Выступы 9 на модели предназначены для получения отпечатков стержневых знаков в форме.
Полуформы перед заливкой скрепляют штырями1 или на верхнюю полуформу устанавливают груз. Для удаления газов, выделяющихся из песчано-глинистой смеси и расплава, при заливке в форме и стержне выполняют вентиляционные каналы 5. Расплав в рабочую полость формы заливают через литниковую систему - совокупность каналов, предназначенных для подвода расплава в полость формы и питания отливки при затвердевании.
б) полупостоянные – изготавливаются из смеси с высоким содержанием глины и высокоогнеупорных материалов. Их применяют чаще всего при производстве крупных и тяжёлых отливок простой конфигурации. При производстве отливок полость формы сохраняет свои очертания, получая лишь незначительные повреждения. Эти формы допускают многократную (до нескольких десятков раз) заливку металла с мелким ремонтом рабочей поверхности после получения каждой отливки.
1 – штыри; 2, 13 - металлические рамки (опоки); 3 - литниковая чаша и стояк; 4 - рабочая полость формы; 5 - вентиляционные каналы;
6, 12 - стержневые знаки; 7 - стержень; 8 – верхняя и 11- нижняя полуформы; 9 – выступы на модели для стержневых знаков; 10 – модель
Рисунок 5 – Песчаная разовая форма в сборе.
в) постоянные – изготавливаются преимущественно из металла. Такие формы обеспечивают получение в одной форме нескольких тысяч, а иногда десятков тысяч отливок. Металлические формы – кокиль – применяют в серийном производстве, а также при специальных способах литья.
Область применения указанных способов определяется объемом производства, требованием по точности, шероховатости поверхности, технологическим свойствам литейных сплавов, экономической целесообразностью способа. Точность литых заготовок характеризуется величиной отклонения их по форме и размерам от размеров заданных чертежом. Чем меньше отклонение, тем точнее отливка.
Способы получение отливок в разовых формах различны, в том числе:
- литье в сухие и сырые песчано-глинистые формы,
- литье в оболочковые формы,
- литье по выплавляемым моделям,
- литье по растворяемым моделями др.
Литые заготовки, полученные в разовых формах, отличаются обширной номенклатурой и размерами. Допуски на размер находятся в пределах ± 0,5 до ± 0,7 мм, Для получения таких отливок необходима литейная форма. Ее изготовление - составляющее звено технологического процесса. В целом технологический процесс включает следующие операции:
- разработка технологии;
- конструирование модели и стержневого ящика;
- изготовление модели и ящика;
- приготовление формовочной и стержневой смесей;
- изготовление литейных форм и стержней;
-плавка и подготовка металла; сборка литейныхформ;
- заливка форм металлом;
- охлаждение отливок;
-выбивка отливок и стержней;
- очистка и обрубка отливок;
- контроль качества отливок.
Процесс изготовления литейной формы называют формовкой, которая складывается из ряда операций, выполняемых с оснасткой.
Для образования рабочей полости литейной формы используют оснастку, включающую модельный комплект. Модельный комплект — приспособления, включающие литейную модель, стержневые ящики (один или несколько), модельные плиты, модели литникковой системы. Оснастка содержит сушильные плиты, опоки и щитки.
Модель - формообразующее приспособление, которым получают отпечаток, соответствующий внешней конфигурации отливок. Их изготавливают из дерева, пластмасс или металла.
Стержневой ящик – приспособление, в котором изготавливают стержни из смеси песка и глины. Сушильные плиты для стержней - приспособления, на котором сушат стержни для сохранения их формы. Опоки - жесткие рамки, в которых формируют смесь, их, как правило, 2 и при сборке они образуют единую форму.
При получении формы необходим расчет модели и стержней, установку литниковой системы для подвода расплава, а также выпора для выхода газов.