Современные технологические процессы производства отливок

Исходные материалы  жидких, самотвердеющих смесей подают в бункеры на формовочный  участок, затем исходные материалы в определенной последовательности подают в барабанные или шнековые смесители и перемешивают. Жидкая композиция готовится отдельно. Готовую смесь подают в опоку.

 

 

Изготовление  форм

 

Рабочие поверхности металлического инструмента должны быть полированы или шлифованы и не иметь трещин, заусенцев, коррозии и других дефектов. При необходимости инструмент подвергают термообработке. Инструмент с целью предупредить его коррозию периодически смазывают минеральным маслом или иными защитными покрытиями.

Литейная форма обычно состоит  из верхней и нижней полуформ, которые  изготавливаются в опоках – приспособлениях  для удержания формовочной смеси. Полуформы ориентируют с помощью штырей .

Для образования полостей отверстий  или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни, которые фиксируют посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы (знаки).

Литейную форму заливают расплавленным  металлом через литниковую систему.

Литниковая система – совокупность каналов и резервуаров, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы.

 

Модельный комплект

 

Модельный комплект – приспособления, включающие литейную модель, модели литниковой системы, стержневые ящики, модельные плиты, контрольные и сборочные шаблоны.

Литейная модель – приспособление, с помощью которого в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации и размерам отливки. Применяют модели разъемные и неразъемные, деревянные, металлические и пластмассовые. Размеры модели больше размеров отливки на величину линейной усадки сплава.

Модели деревянные (сосна, бук, ясень), лучше изготавливать не из целого куска, а склеивать из отдельных брусочков с разным направлением волокон, для предотвращения коробления. Достоинства: дешевизна, простота изготовления, малый вес. Недостаток: недолговечность.

Для лучшего удаления модели из формы  ее окрашивают: чугун – красный, сталь – синий.

Металлические модели характеризуются  большей долговечностью, точностью и чистой рабочей поверхностью. Изготавливаются из алюминиевых сплавов – легкие, не окисляются, хорошо обрабатываются. Для уменьшения массы модели делают пустотелыми с ребрами жесткости.

Модели из пластмасс устойчивы  к действию влаги при эксплуатации и хранении, не подвергаются короблению, имеют малую массу.

Стержневой ящик – формообразующее изделие, имеющее рабочую полость для получения в ней литейного стержня нужных размеров и очертаний из стержневой смеси. Обеспечивают равномерное уплотнение смеси и быстрое извлечение стержня. Изготавливают из тех же материалов, что и модели. Могут быть разъемными и неразъемными (вытряхными), а иногда с нагревателями.

Изготовление стержней может осуществляться в ручную и на специальных стержневых машинах.

Модельные плиты формируют разъем литейной формы, на них закрепляют части модели. Используют для изготовления опочных и безопочных полуформ.

Для машинной формовки применяют координатные модельные плиты и плиты со сменными вкладышами (металлическая рамка плюс металлические или деревянные вкладыши).  

 

Изготовление  литейных форм

 

Основными операциями изготовления литейных форм являются: уплотнение формовочной смеси для получения точного отпечатка модели в форме и придание форме достаточной прочности; устройство вентиляционных каналов для вывода газов из полости формы; извлечение модели из формы; отделка и сборка формы.

Формы изготавливаются вручную, на формовочных машинах и на автоматических линиях.

Ручная формовка применяется для получения одной или нескольких отливок в условиях опытного производства, в ремонтном производстве, для крупных отливок массой 200…300 тонн.

Приемы ручной формовки:

в парных опоках по разъемной модели;

формовка шаблонами;

формовка в кессонах.

Формовка шаблонами применяется  для получения отливок, имеющих  конфигурацию тел вращения в единичном производстве.

 

 

 

Машинная формовка

 

Используется в массовом и серийном производстве, а также для мелких серий и отдельных отливок. Повышается производительность труда, улучшается качество форм и отливок, снижается брак, облегчаются условия работы.

По характеру уплотнения различают машины: прессовые, встряхивающие и другие.

Уплотнение прессованием может  осуществляться по различным схемам, выбор которой зависит от размеров формы моделей, степени и равномерности уплотнения и других условий.

 

Изготовление  стержней

 

Изготовление стержней осуществляется вручную или на специальных  стержневых машинах из стержневых смесей.

Изготовление стержней включает операции: формовка сырого стержня, сушка, окраска сухого стержня. Если стержень состоит из нескольких частей, то после сушки их склеивают.

Ручная формовка осуществляется в стержневых ящиках. В готовых  стержнях выполняют вентиляционные каналы. Для придания стержням необходимой прочности используются арматурные каркасы из стальной проволоки или литого чугуна.

Готовые стержни подвергаются сушке при температуре 200…230 ⁰С, для увеличения газопроницаемости и прочности. Во время сушки из стержня удаляется влага, частично или полностью выгорают органические примеси

Часто стержни изготавливают  на пескодувных машинах. При использовании смесей с синтетическими смолами, стержни изготавливают в нагреваемой оснастке.

Изготовление стержней из жидкостекольных смесей состоит  в химическом отверждении жидкого стекла путем продувки стержня углекислым газом.

 

Сборка и  заливка литейной формы

 

 

 Сборка литейной формы включает: установку нижней полуформы; установку стержней, устойчивое положение которых обеспечивается стержневыми знаками; контроль отклонения размеров основных полостей формы; установку верхней полуформы по центрирующим штырям.

Заливка форм расплавленным металлом осуществляется из ковшей чайникового, барабанного и других типов. Важное значение имеет температура расплавленного металла. Целесообразно назначать ее на 100…150 ⁰C выше температуры плавления:: низкая температура увеличивает опасность незаполнения формы, захвата воздуха, ухудшения питания отливок; при высокой температуре металл больше насыщен газами, сильнее окисляется, возможен пригар на поверхности отливки.

Заливку ведут непрерывно до полного  заполнения литниковой чаши.  

 

Охлаждение, выбивка  и очистка отливок

 

 

 Охлаждение отливок до температуры выбивки длится от нескольких минут (для небольших тонкостенных отливок) до нескольких суток и недель (для крупных толстостенных отливок). Для сокращения продолжительности охлаждения используют методы принудительного охлаждения:

а) обдувают воздухом,

б) при формовке укладывают змеевики, по которым пропускают воздух или  воду.

Выбивка отливки – процесс удаления затвердевшей и охлажденной до определенной температуры отливки из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Осуществляют на специальных выбивных установках. Форма выталкивается из опоки выталкивателем на виброжелоб, по которому направляется на выбивную решетку, где отливки освобождаются от формовочной смеси. Выбивку стержней осуществляют вибрационно-пневматическими и гидравлическими устройствами.

Обрубка отливок – процесс удаления с отливки прибылей, литников, выпоров и заливов по месту сопряжения полуформ.

Осуществляется пневматическими  зубилами, ленточными и дисковыми  пилами, при помощи газовой резки и на прессах.

После обрубки отливки зачищают, удаляя мелкие заливы, остатки выпоров и литников. Выполняют зачистку маятниковыми и стационарными шлифовальными кругами, пневматическими зубилами.

Очистка отливок – процесс удаления пригара, остатков формовочной и стержневой смесей с наружных и внутренних поверхностей отливок.

Осуществляется в галтовочных  барабанах периодического или непрерывного действия (для мелких отливок), в гидропескоструйных и дробеметных камерах, а также химической или электрохимической обработкой.

 

 

Вывод

 

Литье является наиболее распространенным методом формообразования поверхностей деталей. Преимуществами литья являются изготовление заготовок с наибольшими коэффициентами использования металла и весовой точности, изготовление отливок практически неограниченных габаритов и массы, получение заготовок из сплавов, неподдающихся пластической деформации и трудно обрабатываемых резанием (магниты).

 

В производстве литых заготовок  специальные виды литья в настоящее время занимают  значительное место, хотя 70...75% общего объема производства отливок (в тоннах) получают обычным методом литья в песчаную форму и только 25...30% «специальными» методами (это далеко не точно характеризует значение объема производства специальными видами литья). Методами специального литья изготовляют некрупные отливки из черных сплавов и подавляющее большинство, как правило, более легких отливок из цветных сплавов. Поэтому по числу получаемых отливок специальные методы не уступают обычному методу литья в песчаные формы.

 

Список литературы

 

1. Гини Э.Ч. Технология литейного производства: Специальные виды литья: учеб. для студ. высш. учеб. заведений /Э.Ч. Гини, А.М. Зарубин, В.А. Рыбкин, Под ред. В.А. Рыбкина. – М.: Академия, 2005. – 352 с.
2. Берлин В.И., Захаров Б.В., Мельниченко П.А. Транспортное материаловедение: Учебник для вузов, ж.-д. трансп./Под ред. Б. В. Захарова.— М: Транспорт, 1982.— 287 с.
3. Зотов Б. Н. Художественное литье: Учеб. пособие для учащихся средних профессионально-технических училищ.—4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1988. — 304 с.
4. Специальные способы литья. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.uzcm.ru/spravka/tech/prod/5.php (дата обращения: 14.10.10).
5. Литье. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.faglig.ru/ (дата обращения: 14.10.10).