Современные технологические процессы производства отливок

При получении в кокиле отливок  из сплавов на медной основе полость  формы покрывают жирными красками. Между расплавом и кокилем  образуется газовая прослойка, которая  устраняет образование пригара  на поверхности отливки.

 

4. Изготовление  отливок литьем под давлением

 

4.1  Сущность  метода и область применения.

 

Сущность состоит в том, что  жидким металлом принудительно заполняют  металлическую пресс-форму под  давлением, которое поддерживают до полной кристаллизации отливки. Давление обеспечивает быстрое и хорошее заполнение формы, высокую точность и малую шероховатость поверхности отливки. Принудительное питание отливки жидким металлов исключает возможность образования усадочных раковин, пористости и не требует установки прибылей. Ускоренная кристаллизация металла в металлической пресс-форме под давлением обусловливает образование мелкозернистой структуры. Благодаря внешнему давлению растворенные в металле газы остаются в твердом растворе, что снижает газовую пористость металла. Отливки, полученные этим методом, как правило, не имеют припусков на механическую обработку и после удаления из формы являются готовыми деталями. Литьем под давлением можно получать отливки с толщиной стенки до 0,5 мм, сложной конфигурации и с отверстиями диаметром до 1 мм.

Высокая стоимость пресс-форм, имеющих сложную конфигурацию и требующих высокой точности изготовления, обусловливает целесообразность применения литья под давлением только в крупносерийном и массовом производствах тонкостенных отливок достаточно сложной конфигурации из сплавов цветных металлов массой до 50 кг.

 

4.2  Оборудование и  технология литья под давлением.

 

Литье под давлением  осуществляют на компрессорных и  поршневых машинах высокой производительности, дающих 200...400 отливок в час. Поршневые машины выпускают с горячей или холодной камерой сжатия, расположенной горизонтально или вертикально. Машины с горячей камерой сжатия, в которых камера находится непосредственно в расплаве, применяют для получения отливок из сплавов с низкой температурой плавления на основе цинка, олова и свинца. Машины с холодной камерой сжатия, в которых камера вынесена за пределы расплава, используют для получения отливок из более тугоплавких цветных сплавов на основе меди, алюминия и магния.

На машинах с вертикальной холодной камерой сжатия (рис. 6,а) расплав 4 заливают в камеру сжатия 5 (положение 1). Верхний поршень 1, опускаясь, давит на расплав и на нижний поршень 10, который при движении вниз открывает литниковый канал 3. Металл заполняет полость 2 пресс-формы, состоящей из двух половин 6 и 7 (положение 11). Объем жидкого металла должен быть больше объема полости формы, чтобы между верхним и нижним поршнем оставался избыток металла. Давление верхнего поршня поддерживают до полной кристаллизации отливки, после чего пресс-форму раскрывают и отливку 9 вместе с литником 12 выталкивают из формы толкателями 8. Нижний поршень выталкивает наружу избыток металла 11 (положение 111), и его отправляют в переплав.

рис.6 Схемы поршневых машин для  литья под давлением

 

На (рис. 6, б) показана работа машины с горизонтальной холодной камерой сжатия. Все операции на ней выполняются в той же последовательности.

На (рис. 6 ,в)  приведена схема  работы поршневой машины с горячей  камерой сжатия. Чугунный тигель 13 с  жидким металлом все время подогревают  снизу газом через форсунку 21. Перед заливкой пресс-форму 19 закрывают и мундштук 18 соединяется с каналом 17. При верхнем положении поршня 16 через отверстие 14 сплав заполняет камеру сжатия 15 и канал. При движении вниз поршень впрессовывает жидкий металл в полость формы. После затвердевания металла давление снимают, поршень движется вверх, форму раскрывают и отливку выталкивают толкателями 20. Машины с горячей камерой сжатия более производительны и расходуют меньше жидкого металла, однако их нельзя применять для литья сплавов с температурой плавления более 500 °С из-за быстрого изнашивания поршня.

В машинах с холодной камерой  сжатия поршень контактирует с расплавом  в течение короткого промежутка времени и поэтому  мало изнашивается. Здесь можно значительно повысить давление, что гарантирует высокую плотность и прочность отливок. Если в машинах с горячей камерой сжатия давление достигает 20 МПа, то в машинах с холодной камерой сжатия при литье алюминиевых и медных сплавов давление может достигать 100... 300 МПа.

Компрессорные машины, работающие на сжатом воздухе, применяются редко  и поэтому здесь не рассматриваются.

 

5. Изготовление  отливок центробежным литьем

5.1 Сущность  метода и область применения.

 

Сущность состоит в том, что  жидкий металл заливают во вращающуюся  с определенной скоростью литейную форму. Она вращается в течение всего времени кристаллизации металла отливки. При этом металл центробежной силой прижимается к стенкам формы, что обеспечивает получение плотных, с повышенной прочностью отливок, так как газы и шлак, обладающие меньшей плотностью в результате сепарации, вытесняются во внутренние полости отливки и затем их удаляют механической обработкой.

Ось вращения формы может быть горизонтальной, вертикальной и наклонной. Если диаметр отливки значительно меньше ее длины (трубы, гильзы, втулки), то ось вращения формы размещают горизонтально (рис. 7,а). Если же диаметр отливки больше, чем ее высота (колеса, шкивы, шестерни), то ось вращения располагают вертикально (рис. 7,б). В обоих случаях ось отливки совпадает с осью вращения формы и внутренняя полость получается без стержней, а толщина стенки отливки определяется количеством заливаемого металла. Этот способ используют при изготовлении отливок, имеющих форму тела вращения. При изготовлении мелких фасонных

 

рис.7 Схемы центробежного  литья

 

отливок ось вращения формы может  не совпадать с осью отливки. В  этом случае внутренние полости образуют с помощью стержней, а металл заливают в центральный общий литник, из которого по радиально расположенным питателям он попадает в полость формы (рис. 7,в). Такой способ называется центрифугированием.

Использование высокопроизводительных центробежных установок, отсутствие стержней и работ, связанных с их производством, намного повышает производительность труда, а отсутствие литниковой системы и прибылей значительно экономит металл.

Центробежное литье применяют  в массовом, серийном и единичном  производстве отливок из различных  сплавов в металлических и  песчаных формах. Этим способом отливают трубы, цилиндровые втулки, гильзы автотракторных двигателей, заготовки для поршневых колец, шестерни, шкивы, орудийные стволы, а также получают двухслойные (биметаллические) отливки, поочередно заливая форму различными сплавами.

5.2  Центробежный способ получения  литых чугунных труб является  самым распространенным. На рис. 7, г приведена схема центробежной  машины. Металлическая форма 3 вращается  электродвигателем 1 и охлаждается  водой. Форма установлена на  рельсовой тележке с уклоном 2...50. Жидкий чугун из ковша 5 по неподвижному желобу 4 попадает в форму. Форма, помимо вращения, по мере заполнения металлом перемещается влево. В крайнем левом положении форма продолжает вращаться до полной кристаллизации металла. Затем форма возвращается в исходное положение вправо, а труба вместе со стержнем 2 (образующим раструб трубы) удаляется из формы клещами влево.

В труболитейных цехах успешно  эксплуатируют линии центробежного  литья чугунных труб диаметром 80...125, 100...150 и 200...300 мм с автоматическими установками для изготовления стержней раструба. Поверхность труб при этом получается отбеленной, и возникают начительные внутренние напряжения. Поэтому после удаления из формы трубы отжигают при температуре 850...920 °С.

 

 

Задание №2

 

а) краткая характеристика состава и свойств смесей 
Типовые составы некоторых стержневых смесей для чугунных и стальных отливок

 

Состав смесей. % по массе
Класс стержней	кварцевый песок	горелая земля	глина	связующее, сверх 100%	молотый уголь	молотый кокс	древесные опилки	специальные добавки
I	100	-	-	ПТ 3,0-3,5	-	-	-	-
II	90-94	-	-	П 3,0-3,5	-	-	-	Пылевидный кварц 10,0 или  графит 6,0
III	41	36	7	Сульфитная барда 4,0	-	-	16	-
IV-V	66-67	30	Бентонит 3,0-4,0	Сульфитная барда1,0-1,5	-	-	3,0-4,0	-
IV-V	93-94	-	1,0-2,0	Жидкое стекло5,5	2,5	2,5	-	-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примерные составы  формовочных смесей для чугунного  литья
Назначение смеси	Характеристика  отливок		Характеристика смеси				Состав смеси, % (по весу)
	Масса, кг	Толщина стенки, мм	Содержание глинистых составляющих, %	Газопроницаемость в  сыром состоянии	Прочность на сжатие, кгс/см2	Влажность %	Отработанная смесь	Свежие материалы	Каменный уголь	Древесные опилки
Для отливки всырую	До 20	До 10 >10	8 - 10 8 - 10	25 - 35 30 - 50	0,30 - 0,50 0,30 - 0,50	4 - 5,5 4 - 5,5	78 - 59 78 - 59	20 - 38 20 - 38	2 - 3 2 - 3	- -
	20-200	До 25 > 25	7 - 10 8 - 10	40 - 60 50 - 70	0,30 - 0,50 0,30 - 0,50	4 - 5,5 4 - 5,5	75 - 45 75 - 45	22 - 51 21 - 50	3 - 4 4 - 5	- -
	200-1 000	До 40 > 40	9 - 11 10 - 12	60 - 80 70 - 100	0,40 - 0,60 0,45 - 0,70	4,5 - 6 4 - 6,5	70 - 40 70 - 40	26 - 55 25 - 52	4 - 5 5 - 8	- -
	1000-5 000	До 50 > 50	11 - 13 12 - 14	100 - 200 100 - 130	0,50 - 0,80 0,60 - 0,80	5 - 7 5 - 7	60 - 40 60 - 40	34 - 52 34 - 52	6 - 8 6 - 8	- -
Для отливки всухую	До 1 000	-	12 - 14	60 - 80	0,50 - 0,80	6 - 7	70 - 40	27 - 57	-	0,3
	>1 000	-	12 - 16	80 - 100	0,50 - 0,80	6 - 8	60 - 35	37 - 62	-	0,3
	До 2 000	До 30	12 - 14	70	0,50 - 0,65	7 - 8	60 - 50	28 - 40	-	10 - 12
	2 000 - 15 000	До 50	14 - 16	70	0,65 - 0,80	7 - 8	50 - 40	38 - 50	-	10 - 12
	10 000 - 30 000	До 60	-	-	На разрыв в сухом  состоянии 1,5 - 2,5	12 - 16	20	Песок 47 Глина 20	-	13

 

б) кратко описать последовательность операций производства отливок.

 

 

 

Приготовление формовочной смеси

 

Формовочные смеси приготавливают различными способами в зависимости от их назначения и технологических свойств.

Приготовление смесей включает подготовку исходных формовочных материалов, отработанных смесей и приготовление смесей из этих материалов.

Сначала подготавливают песок, глину и другие исходные материалы.

Песок сушат при температуре  около 250 0С в печах или специальных  установках и просеивают в целях  отделения комьев, гальки и различных  посторонних включений через  сита с размером ячеек 3…5 мм.

Глину сушат при температуре 200…250 0С, размельчают в два этапа: дробят на куски размером 15…25 мм в дробилках; размалывают в шаровых мельницах или бегунах до частиц размером менее 0,1 мм и просеивают через сита. Аналогично получают угольный порошок.

Подготавливают оборотную смесь. Оборотную смесь после выбивки из опок разминают на гладких валках, очищают от металлических частиц в магнитном сепараторе и просеивают.

Приготовление песчано-глинистой  формовочной смеси включает несколько  операций: дозирование, перемешивание  компонентов смеси, увлажнение, вылеживание и разрыхление.

Сущность процесса перемешивания  состоит в том, чтобы из компонентов  получить однородную смесь, все зерна  песка которой были бы покрыты  тонким, равномерным слоем увлажненной  глины или другого связующего. Перемешивание осуществляется в смесителях-бегунах с вертикальными или горизонтальными катками. Песок, глину, воду и другие составляющие загружают при помощи дозатора, перемешивание осуществляется под действием катков и плужков, подающих смесь под катки.

Готовая смесь выдерживается в  бункерах-отстойниках в течение 2…5 часов для распределения влаги  и образования водных оболочек вокруг глинистых частиц и устранения неравномерности  распределения влаги в смеси.

Готовую смесь разрыхляют в специальных  устройствах (аэраторах или дезинтеграторах), что обеспечивает высокую газопроницаемость и однородность уплотнения смеси в формах.

Готовую смесь по ленточным конвейерам подают в бункеры на формовку.

Пластичную самотвердеющую смесь  на жидком стекле готовят в два  этапа. На первом этапе в бегуны вводят все компоненты смеси, кроме феррохромистого шлака,  песок, глину, уголь, жидкое стекло, раствор едкого натра и др. компоненты перемешивают и готовую базовую смесь по транспортерным лентам подают в бункеры на место  формовки. На втором этапе в специальные барабанные или шнековые смесители из бункера подают базовую смесь и вводят дозу феррохромистого шлака, перемешивают и подают в опоку.