Формирование полостей, отверстий и сложных контуров с помощью стержней

Рис. 5Л Схема технологического процесса ЛПФ

Модельный комплект – приспособления, необходимые для образования при формовке рабочей полости литейной формы. В модельный комплект входят: литейная модель, модели литниковой системы, модельные плиты, стержневые ящики.

Литейная модель – приспособление при помощи которого в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации отливки (модель отливки) и стержневых знаков.

Модель отливки должна иметь формовочные уклоны для предотвращения разрушения формы при извлечении из неё модели (рис. 6Л). Уклоны выполняются в направлении извлечения модели (перпендикулярно плоскости разъема литейной формы). Кроме того, модель должна иметь радиусы скругления (галтели) (рис. 6Л) в местах сопряжения различных поверхностей для предотвращения разрушения литейной формы при извлечении модели и предотвращения появления концентраторов напряжений. Формовочные уклоны и скругления, первоначально выполненные на модели, переходят затем в форму литейной полости, полученной с помощью данной модели, а после – и в геометрию полученной в данной полости отливки. Модели бывают неразъёмные, и разъёмные.

Модель литниковой системы – приспособление , при помощи которого в литейной форме получают отпечаток каналов, которые служат для заполнения полости формы расплавленным металлом.

Модель выпора - приспособление , при помощи которого в литейной форме получают отпечаток каналов, которые служат для контроля степени заполнения полости формы расплавленным металлом.

Модель прибыли - приспособление , при помощи которого в литейной форме получают отпечаток каналов, которые служат для подпитки усадки твердеющей отливки расплавленным металлом (см. рис. 10Л).

Модельная плита оформляет разъем литейной формы. На модельной плите крепятся опока, литейная модель, модель литниковой системы и осуществляется набивка опок формовочной смесью.

Стержневой ящик – приспособление, имеющее рабочую полость для получения в ней стержня нужного размера и конфигурации.

Модели, стрежневые ящики и модельные плиты для единичного и серийного производства изготавливаются деревянными, а для крупносерийного и массового производства – металлическими или пластмассовыми. Изготовление литейных форм с применением металлических приспособлений вместо деревянных обеспечивает бόльшую точность и более высокое качество поверхности отливок.

Формовочная смесь – смесь материалов, необходимая для непосредственного образования литейной формы. Состав формовочной смеси – кварцевый песок, формовочная глина , вспомогательные материалы.

Кварцевый песок (наполнитель) обеспечивает огнеупорность и газопроницаемость формовочной смеси.

Формовочная глина (связующий элемент) обеспечивает прочность формовочной смеси, связывая зерна песка.

Вспомогательные материалы: молотый каменный уголь, графит, мазут (обеспечивают антипригарные свойства формовочной смеси).

Стержневая смесь должна иметь боле высокие огнеупорность, газопроницаемость, податливость, легко выбиваться из отливки. Состав стержневой смеси – кварцевый песок (наполнитель), связывающие элементы ( олифа, синтетические смолы ) и вспомогательные материалы – те же, что и в формовочной смеси. Использование других связующих элементов по сравнению с формовочной смесью объясняется более жестким температурным режимом работы стержня (стержень со всех сторон окружен расплавленным металлом).

Изготовление стержней. В полость стержневого ящика засыпается влажная стержневая смесь и уплотняется вручную или машинным способом (прессованием, встряхиванием или их сочетанием). Затем в стержне металлической иглой прокалываются продольные вентиляционные каналы (обеспечение выхода газов) со стороны стержневых зщнаков. После этого стержень просушивают в стержневом ящике при температуре Т=200-300°С в течение 2-12 часов и извлекают его. Стержни могут быть разъемными и неразъемными.

Изготовление полуформ и сборка формы (см. рис. 4Л Процесс получения отливки в песчаной форме ).

Приготовление расплавленного металла. Слитки чугунов, стали, цветных и тугоплавких металлов и сплавов расплавляют в печах. Плавку тугоплавких металлов и сплавов ведут в вакууме или в среде защитных газов. Затем улучшают качество расплавленного металла (расплав модифицируется, легируется и рафинируется).

Модифицирование – введение в жидкий расплав тугоплавких частиц - модификаторов

( нитридов , карбидов ) в сотых или десятых долях процента от массы жидкого металла. Модификаторы либо образуют новые центры кристаллизации, либо, осаждаясь на поверхности уже образовавшихся зерен, сдерживают их рост. Введение модификаторов способствует получению мелкозернистой структуры, что улучшает механические свойства отливки (мелкозернистая структура повышает пластичность, ударную вязкость).

Легирование – введение в расплав легирующих элементов до нескольких десятков процентов от массы жидкого металла. Легирование позволяет получить необходимые эксплуатационные свойства изделия (износостойкость, коррозионную стойкость, жаропрочность, жаростойкость).

Рафинирование – очистка расплава от газов, неметаллических включений, вредных примесей (сера, фосфор). Для рафинирования применяются флюсы различного состава, обработка расплавленного металла синтетическим шлаком, вакуумирование расплава, продувка расплава в вакууме инертными газами.

После улучшения расплавленный металл разливается в ковш.

Заливка формы. Из ковша расплав заливается в литниковую систему, из которой жидкий металл поступает в полость литейной формы. Заливка выполняется непрерывной струей до полного заполнения выпоров расплавленным металлом.

Выбивка отливки из формы производится вручную или машинным способом на специальных выбивных установках. Форма выталкивается из опоки выталкивателем и помещается на вибрационную решетку. Выбивку стержней осуществляют вибрационно-пневматическими и гидравлическими устройствами.

Очистка отливки. Перед очисткой отливок пневмо- или электроинструментами выполняется обрубка прибылей, литников и выпоров. Очистка осуществляется в очистных барабанах (для мелких отливок) или на дробеструйных установках. При очистке в очистных барабанах отливки загружаются в барабан и он приводится во вращение. Отливки трутся друг о друга и очищаются от остатков формовочной и стержневой смеси, пригара, окалины. При очистке на дробеструйных установках отливки помещаются в специальную камеру, куда под давление сжатого воздуха подается дробь. Очистка происходит при соударении быстролетящей дроби с поверхностью отливки. Кроме того очистка может выполнятся химической или электрохимической обработкой

Контроль качества осуществляется визуально при внешнем осмотре отливки для обнаружения поверхностных дефектов или с помощью рентгеновских и ультразвуковых установок для выявления внутренних дефектов.

Литейные стержни – это устанавливаемые в формы отъёмные формообразующие элементы, необходимые для образования полостей или отверстий требуемой конфигурации внутри отливки, а также иных сложных контуров, в том числе и участков наружных поверхностей (рис. 6Л). Литейные стержни фиксируют с помощью выступов, входящих в соответствующие впадины в форме и называемых стержневыми знаками. Конфигурация и размеры стержневых знаков должны обеспечивать удобство установки и устойчивое крепление стержней в форме.