Литье

заливочную площадку или тележку конвейера (рис.5, а). Затем в

последовательности, указанной в технологической карте или на сборочном

чертеже, устанавливают стержень / (рис. 5, б) и стержень //, после этого

нижнюю полуформу по центрирующим штырям 3 накрывают верхней полуформой 2

(рис. 5, в}. Устойчивое положение стержней обеспечивается стержневыми

знаками, Верхнюю полуформу с нижней скрепляют болтами, скобами или

накладывают груз.

Заливка литейных форм—процесс заполнения полости литейной формы

расплавленным металлом из чайниковых (рис. 6, а), барабанных (рис. 6, б) и

других ковшей. Ковш с расплавленным Металлом от плавильных печей к месту

разливки перевозят мостовым краном или по монорельсовому пути.

Важное значение при заливке форм имеет выбор температуры заливки

расплавленного металла. При повышенной температуре заливки возрастает

жидкотекучесть металла, улучшается питание отливок, но горячий металл более

газонасыщен, сильнее окисляется, вызывает пригар на поверхности отливки. В

то время как низкая температура заливки увеличивает опасность незаполнения

полости формы, захвата воздуха, ухудшается питание отливки. Температуру

заливки сплавов целесообразно назначать на 100—150 °С выше температуры

ликвидуса.

Автоматизация заливки литейных форм обеспечивает высокую точность

дозировки металла, облегчает труд заливщика, повышает производительность

труда.

На рис. 7 приведена схема автоматической заливочной установки для заливки

серого чугуна в формы, в которой раздаточное устройство 7, имеет кольцевой

индуктор 6 для подогрева и перемешивания расплавленного металла и

герметичную крышку 2. Через канал 7 в раздаточное устройство периодически

заливают чугун из ковша 8. Для выдачи дозы над зеркалом расплава создают

давление, благодаря которому уровень металла в каналах 7 и 3 поднимается, и

он через отверстие 4 в раздаточном носке поступает в форму 5. Расходом

управляют, изменяя давление газа на зеркало расплавленного металла.

Рис. 5. Последовательность операций сборки литейной формы.

Рис. 6. Чайниковый (а) и барабанный (б) разливочные ковши.

Рис. 7. Установка для автоматизации заливки литейных форм.

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продолжается до

температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме

несколько минут, а толстостенные (массой 50—60 т) — в течение нескольких

суток и даже недель. Для сокращения продолжительности охлаждения отливок,

особенно массивных, используют различные методы принудительного охлаждения:

формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или

трубы, по которым пропускают воздух или воду и др. При этом качество

отливок не ухудшается.

Выбивка отливок — процесс удаления затвердевших и охлажденных до

определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма

разрушается. Выбивку отливок осуществляют на различных выбивных установках.

Обрубка отливок—процесс удаления с отливки прибылей» литников, выпоров и

заливов (облоев) по месту сопряжения полуформ. Обрубку производят

пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой и

на прессах. Литники от чугунных отливок отбивают молотками сразу же после

выбивки из форм перед удалением стержней. Литники и прибыли от стальных

отливок отрезают газовой или плазменной резкой. Ленточные и дисковые пилы

используют для обрубки отливок из алюминиевых, магниевых, медных сплавов.

После обрубки отливки зачищают, удаляя мелкие заливы, остатки прибылей,

выпоров и литников. Зачистку выполняют маятниковыми и стационарными

шлифовальными кругами, пневматическими зубилами, газоплазменной обработкой

и другими способами.

Очистка отливок—процесс удаления пригара, остатков формовочной и

стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отливок. Ее

осуществляют в галтовочных барабанах периодического или непрерывного

действия, в гидропескоструйных идробеметных камерах,, химической или

электрохимической обработкой и другими способами.

На рис. 8 показана схема поточной линии очистки отливок. Отливки 1

конвейером 2 подаются на решетку 3 для удаления смеси, Затем они во

вращающемся барабане 4 очищаются от песка. Горелая смесь из барабана

удаляется через отверстия. Из барабана отливки конвейером 5 подаются в

дробеметный барабан 6, в котором струёй металлической дроби, подаваемой

вращающейся дробеметной головкой 7, осуществляется окончательная очистка.

После чего отливкя ленточным конвейером 8 подаются к обдирочным станкам 9

для зачистки заливов, мест установки питателей и т. д.

Рис. 8. Поточная линия для очистки отливок.

IV. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК СПЕЦИАЛЬНЫМИ СПОСОБАМИ ЛИТЬЯ

Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок,

полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяет

требованиям современной техники. Поэтому быстрыми темпами развиваются

специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям,

кокильное, под давлением, центробежное и другие, позволяющие получать

отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности,

минимальными припусками на механическую обработку, а иногда полностью

исключающие ее, обеспечивают высокую производительность труда и т. д.

ЛИТЬЕ В ОБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ

Оболочковые формы (разъемные, тонкостенные), изготовляют следующим

образом: металлическую модельную плиту 1, нагретую до температуры 200—250

°С, закрепляют на опрокидывающем бункере 2 (рис. 9, а) с формовочной смесью

3 и поворачивают его на 180° (рис. 9, б). Формовочная смесь, состоящая из

мелкозернистого кварцевого песка (93—96 %) и термореактивной смолы ПК-104

(4—7 %), насыпается на модельную плиту и выдерживается 10—30 с. От теплоты

модельной плиты термореактивная смола в пограничном слое переходит в жидкое

состояние, склеивает песчинки с образованием песчано-смоляной оболочки 4

толщиной 5—20 мм в зависимости от времени выдержки. Бункер возвращается в

исходное положение (рис. 9, б), 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

термореактивная смола переходит в твердое необратимое состояние. Твердая

оболочка снимается с модели специальными толкателями 5 (рис. 9, г).

Аналогично изготовляют и вторую полуформу.

Готовые оболочковые полуформы склеивают быстротвердеющим клеем на

специальных прессах, предварительно установив в них литейные стержни, или

скрепляют скобами. Кроме оболочковых форм этим способом изготовляют

оболочковые стержни, используя нагреваемые

Рис. 9. Последовательность операций формовки при литье в оболочковые

формы.

стержневые ящики. Оболочковые формы и стержни изготовляют на одно- и

многопозиционных автоматических машинах и автоматических линиях.

Заливка форм производится в вертикальном или горизонтальном положении.

При заливке в вертикальном положении литейные формы 6 помещают в опоки-

контейнеры 7 и засыпают кварцевым песком или металлической дробью 8 (рис.

9, д) для предохранения от преждевременного разрушения оболочки при заливке

расплава.

Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую геометрическую точность

отливок, так как формовочная смесь, обладая высокой подвижностью, дает

возможность получать четкий отпечаток модели. Точность отпечатка не

нарушается потому, что оболочка снимается , с модели без расталкивания.

Повышенная точность формы позволяет в 2 раза снизить припуски на

механическую обработку отливок. Применяя мелкозернистый кварцевый песок для

форм, можно снизить шероховатость поверхности отливок. Высокая прочность

оболочек позволяет изготовлять формы тонкостенными, что значительно

сокращает расход формовочных материалов и т. д. 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

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.

После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель

выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели собирают в модельные

блоки с общей литниковой системой. В один блож объединяют 2—100 моделей.

Керамическую суспензию приготовляют тщательным перемешиванием огнеупорных

материалов (пылевидного кварца, электрокорунда и др.) со связующим —

гидролизованным раствором этил-силиката.

Формы по выплавляемым моделям изготовляют погружением модельного блока в

керамическую суспензию , налитую в емкость с последующей обсыпкой кварцевым

песком в специальной установке. Затем модельные блоки сушат 2—2,5 ч на

воздухе или 20—40 мин в среде аммиака. На модельный блок наносят

четыре—шесть слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя.

Модели из форм удаляют выплавлением в горячей воде. Для этого их

погружают на несколько минут в бак , наполненный водой , которая

устройством нагревается до температуры 80—90 °С .

После охлаждения отливки форма разрушается. Отливки на обрезных прессах

или другими способами отделяются от литников и для окончательной очистки

направляются на химическую очистку в 45 %-ном водном растворе едкого натра,

нагретом до температуры 150 °С. После травления отливки промывают проточной

водой, сушат, подвергают термической обработке и контролю.

ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ

При литье в кокиль отливки получают путем згливки расплавленного металла

в металлические формы — кокили. По конструкции различают кокили: вытряхные;

с вертикальным разъемом; с горизонтальным разъемом и др.

Полости в отливках оформляют песчаными, оболочковыми или металлическими

стержнями. Кокили с песчаными или оболочковыми стержнями используют для

получения отливок сложной конфигурации из чугуна, стали и цветных сплавов,

а с металлическими стержнями — для отливок из алюминиевых и магниевых

сплавов.

Для получения сложной полости отливки используют разъемные стержни,

состоящие из нескольких частей.

Рабочую поверхность кокиля и металлических стержней очищают от ржавчины и

загрязнений. Затем на рабочую поверхность кокиля наносят теплозащитные

покрытия для предохранения его стенок от воздействия высоких температур

заливаемого металла, для регу-' \ лирования скорости охлаждения отливки,

улучшения заполняемости кокиля, облегчения извлечения отливки и т. д.

При сборке кокилей в определенной последовательности устанавливают

металлические или песчаные стержни, проверяют точность их установки и

закрепления, соединяют половины кокиля и скрепляют их.

Заливку металла осуществляют разливочными ковшами или автоматическими

заливочными устройствами. Затем отливки охлаждают до температуры выбивки,

составляющей 0,6—0,8 температуры солидуса сплава, и выталкивают из кокиля.

После этого отливки подвергают обрубке, очистке и в случае

необходимости—термической обработке.

Разновидностью кокильного литья является литье в облицованные кокили.

Литье в облицованные кокили (рис. 10) состоит в том, что модельную плиту

6 с моделью 5 нагревают электрическими или газовыми нагревателями 7 до

температуры 200—220 °С. На модельную плиту устанавливают нагретый до

температуры 200—220 °С кокиль 3. В зазор между кокилем 3 и моделью 5 из

пескодувной головки 1 через сопла 2 вдувается формовочная смесь с

термореактивным связующим (рис. 10, а). Оболочка 4 толщиной 3—5 мм

формируется и упрочняется за счет теплоты кокиля и модели. После

отверждения оболочки на кокиле модель извлекают (рис. 10, б). Аналогично

изготовляют и вторую половину кокиля. После изготовления полуформ кокиль

собирают, а затем из ковша 8 заливают расплавленный металлом (рис. 10, в).

При литье в кокиль сокращается расход формовочной и стержней вой смесей.

Затвердевание отливок происходит в условиях интенсивного отвода теплоты от

залитого металла, что обеспечивает боле высокие плотность металла и

механические свойства, чем у отливок,!

полученных в песчаные формы. Кокильные отливки имеют высокую геометрическую

точность размеров и малую шероховатость поверхности, что снижает припуски

на механическую обработку вдвое по сравнению с литьем в песчаные формы.

Этот способ литья высокопроизводителен.

Недостатки кокильного литья: высокая трудоемкость изготовления кокилей,

их ограниченная стойкость, трудность изготовления сложных по конфигурации

отливок.

Рис. 10. Схема процесса изготовления отливок в облицованные кокили.

ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Литьем под давлением получают отливки в металлических формах (пресс-

формах), при этом заливку металла в форму и формирование отливки

осуществляют под давлением. Изготовляют отливки на машинах литья под

давлением с холодной или горячей камерой прессования. В машинах с холодной

камерой прессования камеры прессования располагаются либо горизонтально,

либо вертикально.

На машинах с горизонтальной камерой прессования (рис. 11) порцию

расплавленного металла заливают в камеру прессования 4 (рис. 11, а),

который плунжером 5 под давлением 40—100 МПа подается в полость пресс-формы

(рис. 11, б), состоящей из неподвижной 3 и подвижной 1 полуформ. Внутреннюю

полость в отливке полу-\ чают стержнем 2. После затвердевания отливки пресс-

форма раскрывается (рис. 11, б), извлекается стержень 2 и отливка 7

выталкивателями 6 удаляется из рабочей полости пресс-формы. Перед заливкой

пресс-форму нагревают до 120—320 °С. После удаления отливки рабочую

поверхность пресс-формы обдувают воздухом и смазывают специальными

материалами для предупреждения приваривания отливки к пресс-форме. Воздух и

газы удаляют через каналы, глубиной 0,05—0,15 мм и шириной 15 мм,

расположенные в плоскости разъема пресс-формы, или вакуумированием рабочей

полости; перед заливкой расплавленного металла. Такие машины применяют для

изготовления отливок из медных, алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов

массой до 45кг.

Рис. 11. Схема процесса изготовления отливок на машинах с горизонтальной

холодной камерой прессования.

ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ

При центробежном литье сплав заливают во вращающиеся формы; формирование

отливки осуществляется йод действие центробежных сил, что обеспечивает

высокую плотность и механические свойства отливок.

Центробежным литьем отливки изготовляют в металлических, песчаных,

оболочковых формах и в формах для литья по выплавляемы моделям на

центробежных машинах с горизонтальной или вертикальной осью вращения.

При получении чугунных водопроводных труб на машинах с гс ризонтальной осью

вращения (рис. 12, а) изложницу 2 устанавливают на опорные ролики 7 и

закрывают кожухом 6. Изложница приводится во вращение электродвигателем 1.

Расплавленный чугун из ковша 4 заливают через желоб 8, который в процессе

заливки чугуна перемещается в направлении, показанном стрелкой, что

обеспечивает получение равностенной отливки 5. Для образования рас труба

трубы используют либо песчаный, либо оболочковый стержень 8. После

затвердевания залитого чугуна трубу извлекают из изложницы. На этих машинах

изготовляют втулки, кольца и т. п.

При получении отливок на машинах с вращением формы вокруг вертикальной

оси (рис. 12, 6} расплавленный металл из разливочного ковша 4 заливают в

литейную форму 2, укрепленную на шпинделе 1, который вращается от

электродвигателя. Расплавленный металл центробежными силами прижимается к

боковой стенке изложницы. Литейная форма вращается до полного

затвердевания. После остановки формы отливка 3 извлекается. На этих машинах

изготовляют кольца большого диаметра высотой не более 500 мм.

На рис. 12, в показана схема процесса литья сложных тонкостенных рабочих

колес на машинах с вертикальной осью вращения. Здесь 1, 6 половины кокиля;

2 — стержень, который формирует канал рабочего колеса и его лопасти; 3 —

стол машины; 4 — стержень, воспринимающий удар струи заливаемого металла; 5

— шпиндель центробежной машины. Частота вращения изложницы при центробежном

литье составляет 150—1200 об/мин. Изложницы перед заливкой нагревают до

температуры 150—200 °С. Температуру заливки сплавов назначают на 100—150 °С

выше температуры ликвидуса.

Преимущества центробежного литья — получение внутренних полостей трубных

заготовок без применения стержней; большая экономия сплава за счет

отсутствия литниковой системы; возможность получения двухслойных заготовок,

что достигается поочередной заливкой в форму различных сплавов (сталь и

чугун, чугун и бронза и т. д.).

Рис. 12. Схемы прцессов изготовления отливок центробежным литьем.

V. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК ИЗ РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА

Серый чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления

различных отливок. В сером чугуне углерод содержится в виде графита,

который имеет пластинчатую форму. Серый чугун маркируют СЧ10—СЧ25 и т. д.

Буквы обозначают принадлежность данного сплава к серым чугунам, цифры

показывают временное сопротивление разрыву.

Серый чугун обладает высоким временным сопротивлением (100— 450 МПа),

повышенной твердостью (НВ 140—283), малым относительным удлинением (( ==

0,2—0,5 %).

Рис. 13. Микроструктуры серого чугуна:

а – ферритного; б – перлитно-ферритного; в – перлитного; 1 – феррит; 2 –

пластинчатый графит; 3 – перлит.

Ферритный серый чугун (рис. 13, а} состоит из вязкой основы — феррита и

крупных пластинок графита, что обусловливает его низкую прочность. Его

применяют для отливок неответственного назначения.

Перлитно-ферритный серый чугун (рис.13, 6) в своей структуре содержит

перлит, феррит и графит, обладает повышенной прочностью, его широко

используют для машиностроительных отливок из-за низкой стоимости по

сравнению с перлитным чугуном.

Перлитный серый чугун (рис. 13, в) обладает высокой прочностью, которая

обусловлена присутствием в его структуре перлита и мелких пластинок

графита. Этот чугун используют для получения деталей ответственного

назначения.

На структуру и свойства серого чугуна существенное влияние оказывают его

химический состав и скорость охлаждения отливок в форме. Углерод, кремний и

марганец улучшают механические и литейные свойства чугуна. Сера вызывает

отбел в тонких частях отливок и снижает жидкотеку честь. Фосфор придает

чугуну хрупкость. Поэтому содержание серы и фосфора в сером чугуне должно

быть минимальным. Увеличение скорости охлаждения достигается путем

уменьшения толщины отливки и увеличения теплопроводности литейной формы.

На структуру и свойства серого чугуна существенное влияние оказывают его

химический состав и скорость охлаждения отливок в форме. Углерод, кремний и

марганец улучшают механические и литейные свойства чугуна. Сера вызывает

отбел в тонких частях отливок и снижает жидкотекучесть. Фосфор придает

чугуну хрупкость. Поэтому содержание серы и фосфора в сером чугуне должно

быть минимальным. Увеличение скорости охлаждения достигается путем

уменьшения толщины отливки и увеличения теплопроводности литейной формы. В

тонких частях отливки у ее поверхности скорость кристаллизации будет выше,

чем в более массивных частях и в сердцевине. Поэтому в тонких частях

отливки образуется более мелкая структура с повышенным содержанием перлита

и мелкими включениями графита, что обеспечивает высокие механические

Страницы: 1, 2, 3