книги / Металлургические технологии

песком, устанавливают опоку, центрируют ее с помощью клиньев. За­ тем устанавливают в опоку модели литниковой системы, засыпают в опоку формовочную смесь и заформовывают опоку. Далее заформованную опоку поднимают, извлекают модели литниковой системы, отде­ лывают и окрашивают полость формы и окончательно устанавливают опоку на место. После установки опоки на нее накладывают груз для предотвращения ее подъема при заливке жидкого металла.

К достоинствам данного способа можно отнести возможность полу­ чения крупных и высоких отливок удовлетворительного качества, дос­ тупность материалов и простоту технологии. В настоящее время этот способ применяют в ремонтно-литейных цехах и на ремонтных участках.

Формовка по шаблонам. Формовку по шаблонам применяют в случае изготовления крупных отливок с постоянным сечением. Различают формовку вращающимися шаблонами и формовку про­ тяжными шаблонами.

В качестве примера рассмот­ рим формовку вращающимся шаблоном. Этот способ формовки удобен при изготовлении круп­ ных отливок, имеющих форму тел вращения. При этом используют приспособление, показанное на рис. 13.10. В подпятник 6 уста­ навливают ось 7 с коническим

которую можно перемещать по оси и фиксировать на нужной высоте при помощи кольца 1 с° стопор­ ным винтом. Шаблон 4 крепится к поперечине 2 при помощи крепеж­ ных элементов 3. Для увеличения срока службы шаблона й повышения качества формы его рабочую поверхность выполняют из металлической пластины 5, прикрепленной к шаблону болтами.

Лучшая газопроницаемость и более высокая прочность стержне­ вой смеси по сравнению с формовочной позволяет получать более качественные отливки при меньшем браке. Однако более высокая стоимость стержней приводит к увеличению стоимости отливок. По­ этому данный способ применяют для производства ответственных отливок сложной конфигурации, изготовление которых по моделям требует большого числа отъемных частей. Этим способом изготов­ ляют отливки блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, блоки головок цилиндров и т.д.

Формовка по газифицируемым моделям (Policast-процесс). Суть способа заключается в использования моделей, изготовленных из материала, обладающего свойством возгонки, т.е. способностью, минуя жидкое состояние, сразу переходить из твердого состояния в газообразное. В настоящее время в качестве модельного материала чаще используют пенополистирол. Модели изготавливают методом прессования при высокой температуре и давлении.

В опоку-контейнер устанавливают модель и засыпают сухой пе­ сок без связующего, затем песок уплотняют на вибрационном или вакуумном стенде. Далее производят термическую деструкцию мо­ делей, используя свойство возгонки модельного материала. Продук­ ты термодеструкции моделей направляют в установку каталитиче­ ского дожигания газов.

Данную технологию широко используют как в единичном, так и в серийном и крупносерийном производствах для получения отли­ вок из серого, ковкого и высокопрочного чугунов, сталей и алюми­ ниевых сплавов массой до 50 кг.

К преимуществам данной технологии можно отнести:

•исключение из производственного процесса стержневого, фор­ мовочного и смесеприготовительного оборудования;

•уменьшение затрат на оборудование, оснастку и материалы;

•возможность комплексной автоматизации процесса;

•высокие точность размеров и чистота поверхности.

Перед заливкой производят сборку формы: сжатым воздухом выдувают пыль и сор, устанавливают стержни, нижнюю полуформу накрывают верхней, полуформы скрепляют или на верхнюю полуформу устанавливают груз. При необходимости форму подогревают.

Жидкий металл в собранную форму заливают из ковшей стопор­ ного или чайникового типа или с помощью заливочно-дозирующих агрегатов (ЗДА). В электромеханических ЗДА дозирование жидкого металла выполняют наклоном ковша или открыванием стопора или шибера. В пневматических ЗДА порцию расплава вытесняют из про­ межуточного ковша сжатым воздухом. Изменяя давление, регулиру­ ют объем заливаемого в форму металла (рис. 13.13).

Рис. 13.13. Разливочно-дозирующий агрегат с пневматическим дозирующим устройством

При заливке решающее значение имеет температура заливаемого ме­ талла, который должен быть перегрет относительно температуры начала кристаллизации. При выборе степени перегрева руководствуются обычно следующим требованием - жидкий металл должен заполнить все полости формы. При малых степенях перегрева возрастает опасность незаполнения формы, при больших степенях перегрева увеличивается жидкотекучесть расплава, но одновременно возрастает и его газонасыщенность, увеличивается угар металла, на поверхности отливок появляется пригар. В большинстве случаев степень перегрева составляет 100.. .200 °С.

После завершения заливки отливки охлаждаются в формах. Вре­ мя охлаждения зависит от ряда факторов, в первую очередь, от типа формы и вида сплава, массы и толщины стенок отливок и может из­ меняться от нескольких минут до сотен часов. Для сокращения дли­ тельности охлаждения формы могут обдувать воздухом или охлаж­ дать водой, циркулирующей по змеевикам, заделанным в форму при формовке. Стальные отливки охлаждают в формах до 500...700 °С, чугунные - до 400...500 °С, отливки из цветных сплавов охлаждают до более низких температур.

После охлаждения проводят операцию выбивки отливок, т.е. от­ ливки извлекают из формы путем ее разрушения. Чаще всего исполь­ зуют вибрационно-пневматические выбивные устройства. Форму устанавливают на выбивную решетку, которая совершает движения вверх-вниз. При движении решетки вверх форма подбрасывается и затем падает на решетку. При ударе форма постепенно разрушает­ ся, и отливка освобождается от формовочной массы. Остатки стерж­ ней либо вырубают пневматическими зубилами, либо удаляют на специальных вибрационных машинах.

За выбивкой следует операция обрубки отливок. Цель обрубки - отделить от отливки металл, закристаллизовавшийся в прибылях, литниках, выпорах. Обрубку производят пневматическими зубилами, дисковыми и ленточными пилами, газовыми резаками. Обрубленные места зачищают переносными или стационарными шлифовальными кругами.

Для очистки поверхности отливок от остатков формовочной мас­ сы чаще всего используют метод барабанной очистки. В цилиндриче­ ский барабан загружают отливки. При вращении барабана отливки трутся друг о друга, при этом прилипшая к поверхности отливок фор­ мовочная масса удаляется. Широко используют и методы дробеструй­ ной и дробеметной очистки. Отливки помещают в специальную каме­ ру, где их обдувают струей воздуха вместе с чугунной дробью.

Для получения окончательной структуры и свойств отливки под­ вергают различным видам термической обработки: отжигу, нормали­ зации, закалке с последующим отпуском.

При машинной формовке механизируются следующие операции: подача формовочной смеси (обычно - единой) в бункеры, установка модельных плит и опок на стол машины, заполнение опоки формо­ вочной смесью, уплотнение смеси, удаление моделей из формы, съем формы или полуформы с машины, отделка и сушка форм, сборка форм и подготовка к заливке.

Отметим следующие особенности машинной формовки:

1)при ручной формовке все основные технологические опера­ ции по изготовлению формы выполняет один высококвалифициро­ ванный рабочий. При машинной формовке эти операции разделены, поэтому имеется возможность использовать менее квалифициро­ ванных рабочих;

2)использование при машинной формовке металлической осна­ стки обеспечивает существенное повышение геометрической и раз­ мерной точности отливок, а также качества поверхности;

3)при машинной формовке модели литниковых систем изготов­ ляют в модельном цехе и монтируют на модельной плите, этим дос­ тигается стабильность качества отливок.

Наиболее ответственной операцией формовки является уплотне­ ние смеси, поэтому ниже рассмотрим некоторые, наиболее распро­ страненные типы формовочных машин.

Встряхивающие машины. Это наиболее распространенные фор­ мовочные машины. Схема такой машины показана на рис. 13.14. На стол машины 3 устанавливают плиту с укрепленной на ней моделью 2. На плиту устанавливают опоку 1 и заполняют ее единой формовочной смесью. В пневматический цилиндр с поршнем 4 впускают сжатый воздух под давлением 4...5 атм. Под действием воздуха стол с полуформой поднимается на 30...80 мм. Затем воздух из цилиндра выпус­ кают, стол падает, под действием силы тяжести и инерции смесь уп­ лотняется. Частота встряхиваний 30...50 раз в мин.

Рис. 13.14. Схема работы встряхивающей машины:

1 - опока; 2 - модель; 3 - подмодельная плита; 4 - стол машины; 5 - поршень пневмоцилиндра; 6 - пневмоцилиндр

Пескометные машины применяются для уплотнения смеси в крупных формах. Основной элемент такой машины - это песко­ метная головка, в которой с большой скоростью (до 1500 об/мин) вращается ротор. Внутрь головки подают формовочную смесь, и вращающийся ротор выбрасывает струю смеси на модель. Для уп­ лотнения смеси по всей поверхности модели предусмотрено либо перемещение пескомета относительно опоки, либо перемещение опоки при неподвижном пескомете.

Пескодувные и пескострелъные машины используют в основном для изготовления стержней. Стержневую смесь вдувают в опоку воздухом под высоким давлением. Под действием давления происходит уплотнение сме­ си. Стержневые ящики в этом случае выполняют закрытыми, в них имеют­ ся только входы для подачи смеси и каналы для выхода воздуха.

13.3.4. Автоматическая формовка

Для производства сотен отливок в смену, например на автомо­ бильных заводах, строят автоматизированные формовочные линии (АФЛ), на которых отсутствуют ручные операции.

На рис. 13.15 показана АФЛ среднего и мелкого литья, рабо­ тающая на ОАО «Волжский автомобильный завод».

Рис. 13.15. Схема автоматизированной формовочной линии среднего и мелкого литья: 7 - сборщик форм; 2 - автомат изготовления верх­ ней (нижней) полуформы; 3 - выбивное устройство; 4 - распаровщик; 5 - литейный конвейер; 6 - рольганг; 7 - установка форм на конвейер; 8 - кантователь; 9 - перестановщик форм

Форма с отливками после охлаждения по конвейеру 5 поступает

враспаровщик 4, который снимает верхнюю полуформу и передает ее

ввыбивное устройство 3. Далее пустая опока поступает в автомат изго­ товления верхней полуформы 2. Заформованная опока выходит из авто­ мата на рольганг б, который доставляет ее к автомату сборки форм 7.

Нижняя полуформа вместе с отливками и остатками формовоч­ ной массы по конвейеру движется до перестановщика форм Р, кото­ рый переставляет ее в выбивное устройство 3'. Остатки смеси вместе

сотливками проваливаются на вибролотки, расположенные этажом ниже. Там происходит отделение отливок от смеси и накопление их в специальных коробах.

Пустая опока поступает в автомат изготовления нижней полу­ формы 2'. Готовая нижняя полуформа поступает в кантователь S, а затем - в установщик форм 7, который опускает ее на конвейер 5, по которому она через участок установки стержней попадает к сбор­ щику форм 7, который накрывает нижнюю полуформу верхней. Да­ лее без установки грузов и дополнительного крепления форма по конвейеру поступает на заливочный участок. После заливки металла,