Литье в земляные формы

Литейные процессы

Сущность и преимущества получения заготовок методом литья

Литье широко применяется для изготовления фасонных деталей от мелких до самых крупных типа базовых и корпусных. С помощью литья можно получить детали самой сложной конфигурации, невыполнимые другими способами формообразования. Литейный процесс производителен и недорог.

Качество отливки зависит от технологии и конструкции детали. Для получения отливок применяют сплавы на основе меди, алюминия, титана и др. Основными операциями ТП получения отливок являются: плавка металла, заливка расплава в форму, освобождение отливки из формы после затвердения, отрезка литников, термообработка, защитные антикоррозионные покрытия и др. В настоящее время разработано много способов литья, основными из которых являются:

Литье под давлением,

Литье в металлические формы,

Центробежное литье,

Литье по выплавляемым моделям,

Литье в песчаные формы,

Литье в оболочковые формы и др.

Специальной технологической оснасткой литейных операций являются литейные формы, модели, кокили, пресс-формы и др.

Литейная форма - форма, изготовленная из жароупорного материала и предназначенная для заливки жидкого металла и получения отливок.

Отливкой называется заготовка изделия (иногда готовое изделие), полученная при заливке жидкого материала в литейную форму, в которой он затвердевает.

Литейная модель - приспособление, предназначенное для получения в литейной форме рабочей полости будущей отливки. Модель предназначена для образования внешних контуров и внутренних полостей отливки. Материалами для модели служат древесина, пластмасса, металл, гипс и др.

Опоки - приспособления, служащие для удержания формовочной земляной смеси. Простейшая опока для одноразовой заливки представляет жесткую раму, состоящую обычно из двух половин верхней и нижней, которые фиксируются и скрепляются между собой при сборке формы перед заливкой.

Литье в земляные формы

Литье в земляные формы - весьма трудоемкий процесс, требуется дополнительная механическая обработка, большие отходы и такой метод больше используется в единичном производстве. Можно отливать детали из любых сплавов , различных габаритных размеров, массы и конфигурации, для изготовления крупногабаритных

отливок. Формовку производят по деревянным или металлическим моделям в опоках набиваемых песчано-глинистыми смесями.

Одним из основных факторов, определяющих погрешности размеров при литье в земляные формы, является точность изготовления моделей. Замена деревянных моделей моделями из пенополистирола позволяет повысить производительность труда и точность изготовления отливок, т.к. отпадает необходимость в извлечении модели и, следовательно, в использовании разъемных литейных форм.

При этом стоимость модели из пенополистирола составляет в среднем около 30% стоимости деревянной модели. Модели из пенополистирола можно применять по 3-4 разг

При литье в земляные формы толщина стенок отливок цветных сплавов составляет 2,5... 120мм. для мелких деталей и 5.. .400мм для средних.

Основные операции ТП литья в песчаные формы:

1) изготовление формы;

2) заливка металла в форму;

3) выбивка отливки из формы;

4) очистка отливки;

5)отрезка литников;

7) термическая обработка;

8) защитное покрытие.

При изготовлении формы исходными материалами являются: кварцевый песок, специальные сорта глин и готовые детали форм - стержни.

Формовочную смесь, состоящую из 80-90% песка, глины и других компонентов, добавляемых в небольших количествах, тщательно перемешивают, увлажняют небольшим количеством воды и засыпают в формовочные приспособления - опоки.

1 - стержень

2 - нижняя опока

3 - контрольный штифт

4 - верхняя опока

5 - выпор

6 - каналы

7 - литниковая чаша

8 - вертикальный стояк

9 - шлакоуловитель 10-питатель

Затем в опоку укладывают деревянную или металлическую модель изделия и засыпают формовочной смесью. Для плотного прилегания смеси к модели, ее утрамбовывают специальными вибрационными машинами и приспособлениями. Затем модель извлекают из формовочной массы и в образовавшиеся знаки на свои места укладывают стержни. Стержни представляют собой детали литейной формы, предварительно изготовленные из специальной формовочной массы и применя емые для образования внутренних поверхностей отливки.

Модели служат для образования внешних контуров отливки в форме. Они могу быть из дерева или металла, пластмассы, гипса в зависимости от серийности. Деревянная модель-15 0-200 формовок, алюминий-5000 и более. Модель выполняют с учетом припусков на механическую обработку и усадку металла, т.е. они больше по размерам, чем отливка или деталь.

Для хорошего извлечения модели из формы они имеют уклоны ~ 1% и обычно бывают разъемные или составные. Для центрирования половин используют шипы. Линейная усадка в % определяется как :

р =²^-L^L°*loo,

-L/n т- ' lim

где L „ - длина модели, L„ - длина отливки и колеблется от 1 до 2,5% для различных сплавов.

Модели окрашиваются по ГОСТ в красный цвет для чугуна, синий для стали, желтый для цветного сплава. Стержневые знаки - черный .

В зависимости от вида производства, размеров, массы отливок применяют следующие способы формовки:

1) Ручная формовка в почве,

2) Ручная формовка в опоках,

3) Машинная формовка в опоках.

Основной является машинная формовка, т.к. повышается качество, производительность, снижение себестоимости. Для машинной формовки нужно иметь:

универсальные подмодельные плиты, точные металлические модели и взаимозаменяемые опоки.

Когда все готово, пора приготовить металл, но прежде следует сказать о литейных свойставах сплавов: высокая жидкотекучесть, малая усадка, незначительная ликвация, низкая способность поглащать газы.

Жидкотекучесть - способность заполнять полость.

Усадка - уменьшение литейных размеров, с ней связаны рыхлота, коробления, раковины и трещины.

Ликвация - образование неоднородностей химического состава в различных частях отливки.

Одна из важнейших операций - ЗАЛИВКА ФОРМ. Формы заливают из ручных или крановых ковшей. Температура заливки для серого чугуна 1250-1400 °С , стали - 1500-1600 °С ,бронзы - 1150 °С, алюминий и магний - 750 °С .Выбивка отливок из форм - после окончания процесса затвердевания и охлаждения отливки. Литейную форму разрушают, отливку извлекают из формы и освобождают от формовочных материалов.

Очистку отливки от формовочных материалов производят на вибрационных машинах, в пескоструйных аппаратах и вручную.

Отрезку элементов литейных систем (стояков, выпоров, питателей и др.) выполняют на фрезерных станках дисковыми фрезами, ленточных пилах, круглошлифовальных станках, тонкими абразивными шлифовальными кругами с вулканитовой связкой.

Термообработку проводят при температуре ниже температуры кристаллизации в целях снятия внутренних напряжений в металлах, стабилизации формы и размеров отливки.

Для защиты от коррозии применяются защитные покрытия:

стальные - оксидирование или цинкование, алюминиевые и магниевые- анодирование Rz=10-40 мкм ( по таблице Rz=320) УТ 15-16

Основные недостатки:

Невысокое качество, много брака, большой расход металлов, высокая трудоемкость, плохие условия труда. Песчаная форма служит только один раз.

Достоинства:

Универсальность, разнообразие формы, габаритов и массы, невысокая стоимость.