Сборка и подготовка форм к заливке

Выбор способа соединения оболочко­вых полуформ зависит от масштаба и характера производства. В мелкосерийном производстве используют механические методы соединения с помощью пружинящих скоб, струбцин профильных стяжных приспособлений. В крупносерийном и массовом про­изводстве оболочковые полуформы склеивают в горячем или холодном состоянии.

Горячие оболочки склеивают в пнев­матическом прессе с подпружиненными штырями (рис. 3). Для склеива­ния применяют термотвердеющий клей (чаще всего порошкообразный), ко­торый наносят на нижнюю полуформу после простановки в нее стержней. Далее устанавливают верхнюю полуформу и выдерживают собранную форму в прессе в течение 30 – 60 сек под давление 30 – 40 кПа. Темпера­тура оболочек при склейке должна находиться в пределах 110 – 180 °С. При прессовании одновременно устра­няется коробление полуформ, возни­кающее при съеме их с модельной пли­ты.

Для предотвращения попадания клея в полость формы и для повышения качества склейки клей наносят в специальные круглые или удлиненные клеевые знаки (выемки), предусматриваемые на плоскости разъема нижней полуформы, после сборки в эти выемки входят в соответствующие выступы верхней полуформы. При наличии в форме одного рабочего гнезда клей наносят только по пери­метру оболочки, а в многоместных формах – также и в промежутки между рабочими полостями.

При холодной сборке снятую с мо­дельной плиты горячую оболочку сна­чала помешают разъемом вниз на правильную плиту штыревого пресса, где устраняют ее коробление в течение 120—180 сек, а затем складируют до окончательного охлаждения. Для склейки холодных оболочек применяют жидкие клеи, отверждаемые катализаторами, диэлектрическим нагре­вом токами высокой частоты либо продувкой газообразных отвердителей. Склеивание осуществляют в шты­ревых прессах, дополнительно снаб­женных генераторами ТВЧ либо устройствами подачи газа.

Использование холодных оболочек обеспечивает повышение качества их сборки и улучшение условий труда на этой операции, однако требует специальных площадей для их скла­дирования и дополнительного оборудования.

При сборке в охлажденную полуформу (если это необходимо) устанавливают стержень и на нее накладывают вторую полуформу. Точность сборки полуформ обеспечивается с помощью углублений и выступов, скобами, в массовом производстве полуформы склеивают.

Перед заливкой оболочковые формы помещают в металлические коробки и засыпают песком или чугунной дробью. Это позволяет получать отливки в тонкостенных оболочковых формах. При литье без наполнителя необходимо увеличивать толщину оболочковых форм, что сопряжено с увеличением затрат на их изготовление. Готовые оболочковые формы заливают в горизонтальном и вертикальном положении. Оболочковая форма за счет теплоты залитого металла прогревается при температуре свыше 400 °С связующее разлагается и оболочка постепенно разупрочняется, вследствие этого улучшается податливость и выбиваемость форм, отливки легко освобождаются от остатков оболочки.

Оболочки обладают достаточной прочностью и жесткостью в период заливки и затвердевания сплава, что обеспечивает повышение точности отливок, а использование мелкозернистого песка в смесях способствует снижению шероховатости поверхности отливок. Литье в оболочковые формы дает возможность изготовлять сложные тонкостенные отливки массой до 300 кг.

Достоинство литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в пес­чаные формы заключаются в следую­щем:

1. уменьшение параметров шеро­ховатости поверхности и существенное улучшение товарного вида отливок;

2. возможность получения отливок с тонким и сложным рельефом, а также толстостенных отливок с ли­тыми каналами малых сечений (как следствие существенно меньшей жест­кости оболочковой формы);

3. уменьше­ние трудоемкости ряда операций тех­нологического процесса (особенно та­ких, как приготовление формовочной смеси, изготовление форм, очистка отливок и др.);

4. сокращение (в 8 – 10 раз) объема переработки и транс­портирования формовочных материа­лов;

5. снижение (примерно в 2 раза) первоначальных капитальных затрат и потребных производственных пло­щадей;

6. уменьшение металлоемкости формовочного оборудования.

Основные недостатки литья в обо­лочковые формы:

1. относительно вы­сокая стоимость и дефицитность смоля­ного связующего;

2. сложность модель­ной (стержневой) оснастки;

3. повышен­ное выделение вредных веществ вследствие термического разложения смоляного связующего;

4. недостаточная проч­ность оболочек при получении относи­тельно тяжелых отливок;

5. склонность к появлению в отливках специфиче­ских дефектов (в частности, газовых раковин, и возможности насыщения металла в поверхностных зонах углеродом, что делает нежелательным использование таких форм при производстве отливок из низкоуглеродистных сталей, в частности коррозионностойких сталей и т. д.);

6. сложность ввода в технологический поток отливок нового наименования (в связи с необходимостью предвари­тельного нагрева модельной оснастки).

Дефекты отливок. При литье в оболочковые формы наиболее часто возникают следующие дефекты: газовые раковины (из-за повышенного содержания связующего или неравномерного его распределения в смеси, из-за применения песка, вызывающего низкую газопроницаемость оболочковых форм и стержней, из-за трещин в оболочковой форме или стержне); повышенная шероховатость (из-за местных дефектов оболочковых форм или стержней); спаи (из-за несоответствия конструкции отливки требованиям технологии, плохой жидкотекучести сплава, низкой температуры заливки, медленного заполнения форм); трещины горячие и холодные (из-за низкой податливости оболочковых форм и стержней); усадочные раковины (из-за неправильной конструкции отливки, не обеспечивающей ее достаточное питание в процессе затвердевания).

Анализ вида брака показал, что основным видом брака, возникающим при литье в оболочковые формы, являются трещины. Надежный контроль технологических параметров литья в оболочковые формы позволяет сократить потери от брака.

Контрольные вопросы и задания

1. Раскройте сущность литья в оболочковые формы.

2. Назовите материалы, используемые для изготовления оболочковых форм.

3. При каких температурах происходит полимеризация отвердителя при изготовлении оболочковых стержней?

4. Как осуществляется формовка оболочек перед заливкой расплава?

5. Назовите преимущества способа литья в оболочковые формы.