Литье в песчаные формы (в землю)

Обработки

Классификация методов

Обработка может быть размерной (формообразование) упрочняюще-чистовой. Все применяемые для этого методы условно делятся на механические, электрофизические и комбинированные.

К механической обработке относятся: литье, обработка резанием, давлением, изготовление деталей из спеченных материалов(керамическая технология) и изготовление деталей из пластмасс.

К электрофизическим и электрохимическим методам относятся:

· основанные на электрохимическом воздействии (электрохимическая отделка поверхности и электрохимическая размерная обработка);

· основанные на тепловом воздействии ( электроэрозионная, плазменная и электронно-лучевая обработка);

· основанные на импульсном механическом воздействии (ультразву-ковая, электрогидравлическая, магнитно-импульсная и др. обработки).

В комбинированных методах процесс обработки является результатом одновременного протекания двух или более воздействий. Могут быть сочетания воздействий: электрохимического и механического; электро-эрозионного и электрохимического, ультразвукового и механического и др. Производительность комбинированных методов значительно выше суммы каждого метода по отдельности. Так, электроабразивное и электроалмазное шлифование имеет производительность в 3-5 раз большую, чем абразивное и алмазное. Плазменный нагрев и механическое резание в 4-6 раз производительнее механического резания и др.

Литейные процессы

Общие положения

Для снижения металло- и трудоемкости изготовление таких деталей как корпусы приборов, радиаторы, магниты и др. производят из литых заготовок – отливок. Литьем можно получать фасонные отливкам различной конфигурации из сплавов на обнове меди, алюминия, титана и других черных и цветных металлов, которые6 другими методами изготовить сложно. Применение литейных процессов для изготовления заготовок рациональной формы дает не только экономию металла, но и в десятки раз снижает трудоемкость последующих операций обработки деталей.

Основными операциями технологического процесса являются:

1. Подготовка исходных литейных материалов (массовый расчет, определение состава шихты, количества рафинирующих, компенсирующих угарание и модифицирующих добавок и др.).

2. Изготовление одноразовых и подготовка многоразовых литейных форм (очистка, сборка, смазка, подогрев и др.).

3. Плавка металла и его заливка в форму.

4. Извлечение отливки из формы после затвердевания.

5. Отрезка литников, контроль отливки и др.

В зависимости от технологического оборудования и конструкций литейных форм различают:

· литье в песчаные (земляные) формы;

· литье в металлические формы;

· литье под давлением;

· центробежное литье;

· литье по выплавленным моделям ;

· литье намораживанием;

· литье в оболочечные формы и др.

Типовым технологическим оборудованием литейных цехов являются плавильные агрегаты (рис.1), машины для литья под давлением, машины для центробежного литья, формовочные машины, агрегаты для сушки форм, станки для отрезки литников и др.

а)

Рис.1. Устройство плавильных печей: а – индукционной; б - сопротивления

К СТО литейных операций относятся литейные формы, модели, кокили, пресс-формы и др. Важнейшими технологическими свойствами литейных сплавов являются: температура заливки (определяет стойкость металлических форм); жидкотекучесть (возможность получения тонко-стенных отливок) и коэффициент усадки (характеризует относительное изменение размеров после охлаждения).

Конструкция отливки (рис.2) должна:

- обеспечивать ее легкое извлечение из формы, для этого поверхностям, перпендикулярным плоскости разъема, придают уклон или конусность;

- толщина стенок должна быть малой и одинаковой для равномерности охлаждения;

- формы должны быть простыми без резких переходов от толстых сечений к тонким, нескругленных поворотов, тонких перемычек и т.п.;

- сопряжения стенок должны быть плавными с большим радиусом переходов, при этом не создаются дополнительные сопротивления, не снижается скорость потока металла и его остывание;

- следует исключать большие местные скопления металла, возникающие в пересечении стенок, приливах, бобышках и т.д. Это приводит к неравномерному остыванию и образованию усадочных раковин.

Рис.2. Конструкции технологичных (а, в, е, з) и нетехнологичных

(б, г, д, ж) отливок

Большое значение имеет выбор конструкции и расчет габаритов элементов литниковой системы (совокупность резервуаров и каналов, через которые расплав подается в полость литейной формы). Они должны обеспечивать равномерное и спокойное течение расплава, улавливать шлак и др. включения, создавать подпитку и компенсировать усадку, способствовать равномерному затвердеванию отливки и др.

Рис. 3. Элементы литниковой cистемы: 1 – литниковая чаша или воронка; 2 – стояк; 3 – питатель; 4 – литниковые каналы

Основными элементами литниковой системы являются (рис.3): литниковая чаша (воронка) – предназначена для приемки расплава из ковша, передачи его в стояк и частичного удаления шлака; стояк круглого, овального или прямоугольного сечения – по нему расплав подается в питатель и далее, через литниковые каналы, в формующую полость. На практике используется много разновидностей литниковых систем и их выбор определяется такими факторами как конструкция и габариты отливки, метод заливки, вид литейного сплава и др.

Литье в песчаные формы (в землю)

Производится в разовые формы, которые служат для изготовления одной отливки и при ее извлечении разрушаются. Формы изготавливаются из песчаноглинистой, песчаносмолистой и др. смесей. Различают: сырые формы (формовка по сухому), поверхностно подсушиваемые и химически-твердеющие формы. Наибольшее применение имеет формовка по-сырому из песчано-глинистых смесей (рис.4).

Рис.4. Основные операции изготовления песчаной формы

Литье в землю применяется для получения больших отливок сложной конфигурации из чугуна, силумина и бронзы. Точность литья невысокая, шероховатость большая (R 300-600), поэтому отливки требуют механической обработки.

3. Литье под давлением

Применяют для получения заготовок массой ≤16 кг из легкоплавких цветных сплавов. Самый производительный способ литья (60-150 отливок в час в одногнездной форме, >2500 в многогнездной). Используется для массового и серийного производства из-за высокой стоимости СТО и оборудования.

В поршневых машинах (с горизонтальной или вертикальной камерой сжатия) расплавляется металл (кроме алюминиевых сплавов) под высоким

(до 500 МПа) давлением и с большой скоростью (до 80 м/c) подается в рабочую полость стальной формы через подводящий канал поршнем (рис.5).

Рис.5. Последовательность операций литья под давлениях на машинах

с холодной горизонтальной (а, б, в) и горячей (г) камерами сжатия

Алюминиевые сплавы отливаются в компрессорных машинах, где давление на металл создается сжатым воздухом (расплавленный алюминий разрушает поверхность поршня и камеры давления). Поршневые машины дают более точные и качественные отливки (меньше газовых включений, более плотный металл), но обладают меньшей производительностью из-за ручной подачи порции жидкого металла.

Оптимальной является температура жидкого металла на 20-30 выше его Т . При повышенных температурах перегревается и быстро выходит из строя форма, увеличивается пористость и число раковин, при заниженных – литейная форма плохо заполняется. Качество литья определяется конструкцией и качеством изготовления форм. Из-за высокой стоимости используются формы для групповой отливки, системы вкладышей для изменения конфигурации отливок, а также нормализованные конструкции форм для различных заготовок.

Достоинства метода: точность размеров (8-12 кв.), шероховатость R 40-6,3, толщина стенок до 0,6 мм, малые припуски на обработку, возможность армирования. Недостатки: высокая стоимость и сложность изготовления форм, пористость отливок, трудность получения толсто-стенных заготовок (из-за высокой скорости заливки образуются раковины).

Получают: заготовки станин, кронштейнов, радиаторов, экранов, корпусных деталей и др.