28 Изготовление литейных форм и стержней

В формовочном отделении из формовочной смеси по модели изготовляют литейную форму. Для этого на плиту устанавливают модели, засыпают смесь в опоку и уплотняют ее. Опоку переворачивают на 1800, на заформованную помещают модель литниковой системы (система каналов и элементов литниковой формы для подвода в ее полость расплавленного металла, обеспечивающая заполнение и питание отливки при затвердевании). Затем устанавливают вторую опоку, засыпают в нее формовочную смесь и уплотняют. Далее поднимают верхнюю полуформу, извлекают саму модель и модель литниковой системы и накладывают нижнюю полуформу верхней.

Процесс производства стержня в ящиках. Для этого процесса характерна такая последовательность операций:

• внутреннюю поверхность ящика припыливают ликоподием;

• половинки ящика складывают и ставят на стол в вертикаль¬ном положении;

• ящик набивают до 1/4 высоты;

• в нем устанавливают два прутка — один для каркаса (остает¬ся в готовом стержне) и другой для образования душника (выни¬мается после набивки стержня, после чего остается сквозной канал для вентиляции);

• ящик наполняют доверху и вынимают пруток, образующий душник;

• стержень вынимают из ящика, предварительно постучав по его стенкам деревянным молотком, чтобы он отстал, и кладут на сушильную плиту;

• стержень сушат при температуре от 300—350° С — для песчано-глинистых смесей, до 200—300° С —для стержней с крепителями в течение 1—1 1/2 ч.

29 Заключительные процессы при изготовлении отливок

Заливка формы.

Заливка форм, процесс заполнения литейной формы расплавом, одна из ответственных завершающих операций литейного производства. Формы заливают с установленной для каждой отливки скоростью, в определённом температурном интервале, нарушение которых приводит к появлению в отливках дефектов. Заливка форм производят, как правило, из разливочных ковшей. В зависимости от объёма и номенклатуры отливок и характера производства формы заливают ручными или крановыми ковшами. Расплав заливают из ковша в форму сверху свободной струей через литниковую систему. В серийном и массовом производстве осуществляют конвейерную Заливка форм на стационарных или передвижных заливочных машинах.

Затвердевшие отливки обычно выбивают на вибрационных решётках или коромыслах. При этом смесь просыпается через решётку и поступает в смесеприготовительное отделение на переработку, а отливки — в очистное отделение.

Для удаления стержней из отливок и очистки их остатков отработаной формовочнй смеси применяют электрогидравлические установки гидравлические камеры.

Вибрационная решётка, устройство, на котором встряхивают залитые разовые песчаные литейные формы для их разрушения и отделения использованной формовочной смеси от затвердевших отливок. Вибрационная решётка, на которую устанавливают литейные формы, приводятся в движение пневматическими вибраторами или механическими приводами. Механические Вибрационная решётка бывают инерционными и эксцентриковыми; по сравнению с пневматическими они расходуют значительно меньше электроэнергии. При выбивке формовочная смесь проваливается сквозь Вибрационную решётку и затем повторно используется, а отливки направляются на дальнейшую обработку.

Разработаны переменно-контактные и постоянно-контактный технологические процессы обработки чугунных отливок шлифовальным кругом. Для отрезки литников, выпаров и прибылей от отливок из цветных сплавов используют эксцентриновые пресскусачки, дисковые и ленточные пилы пневматические зубила, а также электродуговую и газовую резку.

Термическая обработка является обязательной операцией в технологическом процессе литья.

Цель термообработки заключается в том, чтобы путем нагрева до определенной температуры, некоторой выдержке при этой температуре и последующего охлаждения изменить структуру отливок, и получить необходимые свойства прочности , пластичности, износоустойчивости, обрабатывающие или особые прочностные свойства.

Для выравнивания структуры отливки и улучшения обрабатываемости резанием (для снятия припусков) рекомендуемая термообработка – нормализация.

.

Очистка отливок производится следующими способами:

• Во вращающихся (галтовочных) барабанах за счёт трения друг о друга деталей и чугунных "звёздочек", загружаемых вместе с отливками;

• В гидропескоструйных установках струёй воды с песком;

• В дробемётных барабанах и камерах струёй чугунной или стальной дроби.

30 Сущность литья в оболочковые формы заключается в изготовлении отливок путем заливки расплавленного металла в разовую тонкостенную разъемную литейную фор­му. Она изготавливается из песчано-смоляной смеси с термореактивным связующим по металлической нагреваемой модельной оснастке, с последующим затвердеванием залитого расплава, охлаждением отливки в форме и выбивкой ее из формы. Отличительными особенностями спо­соба являются малая интенсивность теп­лообмена между отливкой и формой; ис­пользование песчано-смоляной смеси с высокой подвижностью для получения четкого отпечатка модели; использование термореактивных смол в качестве свя­зующих для получения тонкостенных форм с высокой прочностью и повышен­ной размерной точностью полости формы; использование мелкозернистого огне­упорного материала (кварцевого песка) для получения поверхностного слоя отли­вок с малой шероховатостью. Оболочковые формы (разъемные, тон­костенные) изготовляют следующим обра­зом: металлическую модельную плиту 1, нагретую до температуры 200 ... 250 °С, закрепляют на опрокидывающем бункере 2 (рис. 4.28, а) с формовочной смесью 3 и поворачивают его на 180° (рис. 4.28, б).

Формовочная смесь, состоящая из мелко­зернистого кварцевого песка (93 ... 96%) к термоактивной смолы ПК-104 (4 ... 7 %), насыпается на модельную плиту и выдер­живается 10 ... 30с. От теплоты модельной плиты термоактивная смола в погра­ничном слое переходит в жидкое состоя­ние, склеивает песчинки с образованием песчано-смоляной оболочки 4 толщиной 5 ... 20 мм. Бункер возвращается в исходное положение (рис. 4.28, в), излишки формо­вочной смеси ссыпаются на дно бункера, а модельная плита с полутвердой оболочкой 4 снимается с бункера и нагревается в пе­чи при температуре 300 ... 350 °С в тече­ние 1 ... 1,5 мин, при этом термоактивная смола переходит в твердое необратимое состояние. Твердая оболочка снимается с модели специальными толкателями 5 (рис. 4.28, г). Аналогично изготовляют и вторую полуформу. Готовые оболочковые полуформы склеивают быстротвердеющим клеем на специальных прессах, установив в них литейные стержни, или скрепляют скобами. Кроме оболочковых форм, этим способом изготовляют обо­лочковые стержни, используя нагревае­мые стержневые ящики. Оболочковые формы и стержни изготовляют на одно- и многопозиционных автоматических ма­шинах и автоматических линиях. Заливка форм производится в верти­кальном или горизонтальном положении. Выбивку отливок осуществляют на специальных выбивных или вибрационных установках. При очистке отливок удаляют заусенцы, зачищают на шлифовальных кругах места подвода питателей и подвергают дробеструйной обработке. Литье в оболочковые формы обеспечи­вает точность отливок. Повышенная точность формы позволяет в 2 раза снизить припуски на механическую обработку отливок. В оболочковых формах изготовляют отливки с толщиной стенки 3 ... 15 мм и массой 0,25 ... 100 кг для автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин из чугуна, углеродистых сталей, сплавов цветных металлов.

Литье по выплавляемым моделям.

Сущность литья по выплавляемым мо­делям сводится к изготовлению отливок заливкой расплавленного металла в разо­вую тонкостенную неразъемную литей­ную форму, изготовленную из жидкоподвижной огнеупорной суспензии по моде­лям разового использования с последую­щим затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки в форме и извлече­нием ее из формы. Отличительными особенностями литья по выплавляемым моделям являются низ­кие теплопроводность и плотность мате­риалов формы; малая ин­тенсивность охлаждения расплава приво­дит к укрупнению кристаллического строения, появлению пористости; повы­шенная температура формы способствует развитию на поверхности контакта отлив­ка-форма физико-химических процессов. Технологический процесс состоит из следующих основных операций: изготовления моделей и сборки модельных блоков; покрытия моделей огнеупорной оболочкой; выплавления мо­дельного состава; подготовки литейных форм к заливке; заливки расплавленного металла в литейную форму, затвердевания и охлаждении отливок; выбивки отливок и их отделения от литниковой системы; очистки отливок и т.д. Этим способом отливки получают пу­тем заливки расплавленного металла в формы, изготовленные по выплавляемым моделям многократным погружением в керамическую суспензию с последующи­ми обсыпкой и отверждением. Разовые выплавляемые модели изго­товляют в пресс-формах из модельных составов, состоящих из двух или более легкоплавких компонентов: парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др. Модельный состав в пастообразном со­стоянии запрессовывают в пресс-формы 7 (рис. 4.29, а). После затвердевания модель­ного состава пресс-форма раскрывается и модель 2 (рис. 4.29, 6) выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели собирают в модельные блоки 3 (рис. 4.29, в). Для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям используется жидкая формовочная смесь - керамиче­ская суспензия, которая состоит из огне­упорных материалов и связующего. Огнеупорную суспензию приготовля­ют в специальных мешалках, тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков. Формы по выплавляемым моделям из­готовляют погружением модельного блока 3 в керамическую суспензию 5, налитую в емкость 4 (рис. 4.29, г), с последующей обсыпкой кварцевым песком 7 в специ­альной установке б (рис. 4.29, д). Затем модельные блоки сушат 2 ... 2,5 ч на воздухе. Модели из форм удаляют выплавлением в горячей воде. Для этого их погру­жают на несколько минут в бак 8, напол­ненный водой 9, которая устройством 10 нагревается до температуры 80 ... 90 °С (рис. 4.29, е). Формы сразу же после прокалки, горячими, заливают расплавленным металлом 16 из ковша 15. После охлаждения отливки форму раз­рушают. Отливки на обрезных прессах или другими способами отделяют от литников и для окончательной очистки направляют на химическую очистку в 45 %-ный вод­ный раствор едкого натра, нагретый до тем­пературы 150 °С. После травления отливки промывают проточной водой, сушат, под­вергают термической обработке и контролю. Технологический процесс изготовления отливок по выплавляемым моделям меха­низирован и автоматизирован. В массовом производстве используют автоматические установки для изготовления моделей, при­готовления суспензии, нанесения ее на блоки моделей и обсыпки их кварцевым песком, для прокаливания и заливки форм и т.д., объединенные транспортными уст­ройствами в автоматические линии.