книги / Металлургические технологии

Подготовка исходных формовочных материалов заключается в сушке и просеивании (классификации) кварцевого песка, дробле­ нии и измельчении глины.

Подготовка отработанной смеси включает в себя следующие операции: охлаждение смеси, ее измельчение, магнитная сепарация для отделения металлических частиц, просеивание, увлажнение, про­ дувка сжатым воздухом для удаления пыли.

Приготовление смеси заключается в перемешивании подготов­ ленных компонентов в бегунах-смесителях: подают исходные мате­ риалы, предварительно перемешивают в течение 1...3 мин, смесь увлажняют, повторно перемешивают. Если связующее представляет собой жидкость, то его подают в последнюю очередь и окончательно перемешивают смесь.

Стержневые смеси типа ЖСС и ХТС готовят в шнековых смеси­ телях, размещенных непосредственно в формовочном отделении, поскольку время их затвердевания невелико.

13.2. Литейная оснастка

Все инструменты и приспособления, используемые для изготов­ ления отливок, называют литейной оснасткой. Полный комплект ос­ настки, необходимый для изготовления разовой формы, называют формовочным комплектом. Часть формовочного комплекта, необхо­ димую для получения в форме отпечатка модели, называют модель­ ным комплектом. В модельный комплект входят модельные плиты с моделями и элементами моделей литниковой системы, а также стержневые ящики. В формовочный комплект кроме модельного комплекта входят опоки, подопочные и сушильные плиты, приспо­ собления для формовки (наполнительные рамки, штыри, скобы, шаблоны и др.) и формовочный, инструмент.

Модель - это приспособление для получения в форме отпечатка, соответствующего конфигурации отливки. В зависимости от формы отливки модель может быть цельной или разъемной. Модель может иметь специальные выступающие части - модельные знаки, с помо­ щью которых в форме получают углубления для установки стержней.

Размеры модели должны иметь припуски на механическую обработку отливки и на усадку металла при кри­ сталлизации (рис. 13.1). Для единич­ ного и мелкосерийного производства модели делают из дерева: крупные мо­ дели - из сосны, средние и мелкие - из ольхи; бук и ясень применяют для мо­

в красный цвет, для стального - в се­ рый, для литья из сплавов цветных металлов - в желтый.

Металлические модели используют при массовом производстве. Их делают из чугуна, сталей, бронзы, реже - из алюминиевых спла­ вов. По сравнению с деревянными моделями металлические модели более долговечны, имеют гладкую рабочую поверхность.

В последние десятилетия для изготовления моделей широко ис­ пользуют различные пластмассы: эпоксидные и формальдегидные смолы, пенополистирол. Для изготовления такой модели сначала из­ готовляют гипсовую форму, в которую отливают пластмассовую мо­ дель. Пластмассовые модели обладают высокой точностью, гладкой поверхностью и не подвержены коррозии.

Как правило, формовку производят в опоках. Опока (рис. 13.2) - чаще литая или сварная металлическая рама, выполненная из чугуна, стали или алюминиевых сплавов.

Опока предназначена для восприятия нагрузки от формовочной сме­ си, возникающей при уплотнении литейной формы, удержания смеси при кантовании и транспортировке, предотвращения разрушения формы при заливке жидкого металла. Стенки опоки имеют отверстия для уменьше­ ния веса и для облегчения выхода газов. Для лучшего удерживания смеси в крупных опоках предусмотрены ребра или крестовины, не доходящие до модели минимум на 50 мм. Чаще формовку производят в двух так на-

В тех случаях, когда отливка имеет внутренние отверстия или полости, которые невозможно сформировать с помощью модели, эти полости оформляют с помощью стержней. Стержень удерживается в форме с помощью стержневых знаков, которые в форме занимают объем, сформированный знаками модели. Стержни изготавливают отдельно из специальных стержневых смесей и устанавливают в фор­ му при ее сборке.

Изготовление (набивку) стержней осуществляют в специальных стержневых ящиках. Размеры полости ящика (размеры под стержень) выполняют больше на величину усадки. Чаще всего стержневые ящики бывают деревянными. Ящики могут быть неразъемными и разъемными. Набивку стержней проводят вручную или на маши­ нах - встряхивающих или пескострельных.

Инструмент для ручных формовочных работ можно разделить на две группы: инструмент, применяемый при набивке формовочной смеси и удалении модели из формы, и инструмент, используемый при отделке формы.

При ручной формовке большинство операций не механизирова­ ны. Несмотря на то, что ручной труд является тяжелым, малопроиз­ водительным и требует приобретения навыков в течение довольно длительного времени, ручную формовку до сегодняшнего времени применяют в литейных цехах, особенно, когда возникает необходи­ мость изготовить одну или несколько отливок. Таким образом, руч­ ную формовку используют в условиях мелкосерийного или опытно­ экспериментального производства, а также для изготовления какихлибо уникальных отливок. Машинную формовку применяют в усло­ виях средне- и крупносерийного производства, а автоматическую - при массовом производстве.

13.3.1. Ручная формовка

Наиболее распространенными методами ручной формовки явля­ ются: формовка в опоках; в почве (кессонах), по шаблонам, формов­ ка в стержнях, по газифицируемым моделям.

Формовка в опоках. Существует большое количество разновид­ ностей формовки в опоках: формовка в опоках по неразъемной моде­ ли, формовка в опоках по разъемной модели, формовка с подрезкой, формовка в трех опоках, формовка с фальшивой опокой и многие другие. Наиболее широкое распространение получил способ фор­ мовки в двух опоках по разъемной модели. В данном случае модель (рис. 13.6, б) должна иметь плоскость разъема. Для центрирования в верхней половине модели имеются центрирующие штифты, а в нижней - отверстия.

Отливка и модель имеют несколько отличающиеся размеры (рис. 13.6, а, б): размеры разъемной модели больше размеров отлив­ ки на величину усадки, поэтому при изготовлении деревянных моде­ лей используют специальные усадочные метры, в которых учтено увеличение размеров модели.

Устанавливают нижнюю половинку модели и нижнюю опоку на подопочную плиту (рис. 13.6, в), при этом оставляют место для мо­ делей литниковой системы. Модель покрывают разделительным со­ ставом для предотвращения прилипания формовочной смеси и на-

Убирают подопочную плиту, оказавшуюся сверху. На нижнюю по­ ловину модели устанавливают верхнюю половину, центрируют поло­ винки модели, устанавливают верхнюю опоку и модели элементов лит­ никовой системы. Плоскость разъема посыпают мелким разделитель­ ным песком и производят формовку верхней полуформы (рис. 13.6, г).

Вырезают литниковую чашу, извлекают модель стояка, снимают верхнюю полуформу, извлекают половинки модели и модели элементов литниковой системы (рис. 13.6, д). Далее выполняют отделку формы, в нижнюю полуформу устанавливают стержень и окончательно накры­ вают нижнюю полуформу верхней (рис. 13.6, е). На ребра верхней опо­ ки устанавливают грузы, скрепляют опоки штырями, струбцинами или втулками. Форма готова к заливке жидкого металла.

Формовка в почве (кессонах). Кессон - это большая яма, выло­ женная кирпичом или бетонированная, имеющая хорошую гидро­ изоляцию от грунтовых вод. Перед изготовлением формы на литей­ ном плацу готовится так называемая «постель»: мягкая или твердая. Мягкую постель используют при изготовлении относительно не­ больших и невысоких отливок, твердую постель - при изготовлении крупных массивных отливок, имеющих большую высоту.

Формовка в мягкой постели. В полу литейного цеха выкапывают яму заведомо большего размера, чем размеры модели на 150...200 мм. Дно и стенки ямы тщательно утрамбовывают и запол­ няют наполнительной формовочной смесью (рис. 13.7). По краям ямы устанавливают два металлических бруска 3, на которые уклады­ вают деревянные или металлические рейки 1 (рис. 13.7, а). Образо­ вавшийся объем засыпают облицовочной смесью 2 и убирают рейки.

Далее производят уплотнение облицовочной смеси с помощью планки 5. При этом попеременно один ее конец оставляют на месте, а другим придавливают смесь, одновременно передвигая ее по бру­ ску, как показано на рис. 13.7, б. Срезают излишки смеси, для чего по брускам перемещают специальную металлическую линейку.

Затем в подготовленную «постель» осаживают модель, ударяя по ней деревянным молотком (рис. 13.7, в). Модели, применяемые для формовки по мягкой постели, имеют, как правило, небольшую высоту

и плоскую поверхность. Это позволяет легко контролировать процесс их осадки и осуществить полное погружение в облицовочную смесь.

Рис. 13.7. Формовка в мягкой постели: я, б - изготовление формы; в - осадка модели; г - готовая форма; 1 - деревянная рейка; 2 - облицо­ вочная смесь; 3 - металлический брусок; 4 - формовочная смесь; 5 - деревянная планка; 6 - вентиляционная игла; 7- модель; 8 - Молоток; 9 - приемная литниковая чаша; 10- сливной резервуар

В уплотненной постели для увеличения газопроницаемости фор­ мы по периметру модели вентиляционной иглой 6 накалывают вен­ тиляционные отверстия. Вырезают приемную литниковую чаШу 9 и сливной резервуар 10 (рис. 13.7, г). Появление в процессе заЛПвки жидкого металла в резервуаре является сигналом того? Что форма наполнена жидким металлом и заливку нужно прекращать.

Модель извлекают из формы, предварительно смочив формовоч­ ную смесь по периметру модели для предотвращения Разрушения краев формы при извлечении модели, полость формы ЦрИпьипйают графитовым порошком или окрашивают графитовой краткой.

Этот способ используют для получения таких деталей, как кар­ касы для стержней, печные и строительные плиты и т.д.