Файл: Теория - ткм.doc

6.3. Дефекты в отливки.

В литейном производстве иногда по тем или иным причинам в отливках возникают дефекты. Все разнообразие дефектов, можно разделить на группы:

1. Раковины.

Усадочные раковины, пористость, газовые, земляные и шлаковые раковины – все это открытые или закрытые полости в отливки, заполненные либо газами, либо формовочной смесью, или шлаком

2. Трещины (горячие или холодные) – сквозные ил несквозные разливы отливки.

3. Дефекты поверхности: механические повреждение поверхности, пригар, ужимы и плены.

4. Несоответствие отливки к чертежу.

5. Коробления.

Способы предупреждения дефектов.

Для того, чтобы предупредить дефекты надо знать причины их возникновения. Причиной усадочных раковин и пористости в отливках является усадка металлов и сплавов, т.е. уменьшение их объема при переходе из жидкого состояния в твердое. Сначала металл твердеет у стенок литейной формы, образуется корочка, а уровень жидкости понижается, затвердевает очередной слой и уровень жидкости еще больше понижается и т.д.

Таким образом, формируется сосредоточенная усадочная раковина, она образуется преимущественно в верхних утолщенных частях отливки, там, где металл дольше всего остается в жидком состоянии.

Усадочная пористость возникает в отливках в тех местах, отливка которая затвердевает в последнюю очередь изолированного жидкого металла. С целью предупреждения в усадочных раковинах и пористости предусматривают прибыли и холодильники.

Прибыль – это резервуар с расплавленным металлом, который питает часть отливки и затвердевает в последнюю очередь, обычно это наиболее утолщенная часть отливки.

Вэтом случае усадочная раковина располагается целиком в прибыли. После затвердевания отливки прибыль отрубают и отправляют на переплав.

Вхолодильнике внутреннее или внешнее изготовляют из материалов с выгодной теплопроводностью и устанавливают либо во внутрь формы, либо с внешней стороны наиболее массивных частей отливки.

Холодильник способствует быстрому отводу тепла от наиболее массивных частей и тем самым способствует выравниванию скоростей затвердевания тонких и массивных частей.

Причиной газовых раковин может быть недостаточная газопроницаемости литейной формы, либо повышенной содержание газов в металле, причиной земляных раковин является недостаточная прочность песчано-глинистых форм и стержней, в результате они размываются жидким металлом. Причиной шлаковых раковин является неправильное устройство литниковой системы, не задерживает шлак. Причиной трещин является внутреннее напряжение, возникающее в отливке при ее затвердевании и охлаждении. Металл при затвердевании дает усадку, если форма недостаточно податлива и тормозит эту усадку, то возникает напряжение и в конечном счете появляются горячие трещины. При охлаждении металл также уменьшается а объеме и если форма тормозит этому уменьшенипю, то возникают холодные трещины и корабления.

6.4. Технология литья в разовых песчано-глинистых формах.

Литейное производство - это отрасль машиностроения, где фасонные детали или заготовки ползают заливкой жидкого метал­ла в специальную литейную форму. Литейная форма - это систе­ма элементов, образующих рабочую полость, конфигурация которой соответствует изготовляемой детали. Полученные таким путем детали или заготовки называются отливками.

Литейная форма может быть изготовлена из различных материалов, например, из песчано-глинистых смесей, сплавов различных металлов, огнеупоров, гипса, цемента и др.

В зависимости от материала, из которого изготовлены формы, их делят на разовые, полупостоянные и постоянные, разовыми называются формы из песчано-глинистых смесей. Они служат для получения лишь одной отливки. При выбивании готовой отливки форма разрушается.

Полупостоянными называются формы, изготовленные из огнеупорных материалов - шамота, магнезита и др. Эти формы выдерживает несколько десятков заливок.

Постоянными называются формы, изготовленные из сплавов различных металлов. Такие формы называют кокилями. В них может быть получено от нескольких сотен до десятков и сотен тысяч отливок.

Литейная форма обычно состоит из верхней и нижней полуформ, образующих полость, ограниченную стенками полуформ и стержнем. Полуформы изготавливаются из песчано-глинистых смесей в литейных опоках по литейным моделям.

Литейная опока – это стальные, чугунные или из алюминиевых сплавов приспособления для удерживания формовочной смеси и образование песчаной формы.

Модель – это приспособление для образования в литейной форме полости, по форме и размерам конфигурации отливки. Литейные модели по конструкции бывают неразъемные (цельными), разъемными, с отъемными частями и т.д.

В серийном и массовом производствах применяется в основном металлические и пластмассовые модели, в индивидуальном и мелкосерийном – деревянные.

Модели изготавливаются с учетом припусков на механическую обработку и литейную усадку металла.

6.5. Свойства формовочных смесей.

В настоящие время значительное количество отливок получают в песчано-глинистых разовых формах. Процесс приготовления и переработки формовочных смесей в литейных цехах серийного и массового производства автоматизировано.

Формовочные смеси должны обладать достаточной прочностью, хорошей газопроницаемостью, пластичностью, огнеупорностью, выбиваемостью, низкой газотводностью. Они могут быть различных типов: единые, облицовочные, наполнительные.

Единые смеси используют в массовом производстве при машинной формовке, а облицовочные и наполнительные – в индивидуальном производстве.

Специальные виды литья

6.6. Литье в оболочковой форме.

Оболочковую форму изготавливают следующим образом: на металлической модельной плите закрепляют одну половину разъемной металлической модели, затем модельную плиту с моделью нагревают до 200-250 и прикрепляют к опрокидывающемуся бункеру, заполненному формовочной смесью. Формовочная смесь примерно на 95% состоит из кварцевого песка, а также термореактивной смолы. Далее бункер опрокидывают на 180, так чтобы формовочная смесь покрывала модель. От теплоты модели термореактивная смола расплавляется и склеивает частицы кварцевого песка. В результате вокруг модели образуется примерно через 10-20 секунд песчано-смоляная оболочка толщиной до 20 мм, далее бункер возвращают в исходное положение, при этом неиспользованная формовочная смесь ссыпается на дно, затем модельную плиту с моделью, покрытой полутвердой оболочкой снимают и помещают в печь нагретую до температуры 350⁰С. При этой температуре примерно через 1-1,5 минуты термореактивная смола переходит в твердое необратимое состояние. Готовую оболочку с моделью снимают с помощью специальных толкателей, аналогично изготавливается вторая половина оболочковой формы, а если необходимо, то в специально нагреваемых ящиках изготавливают стержни.

Обе половинки формы склеивают быстро затвердевающем клеем, предварительно вставив в полость формы стержень.

Затем оболочковая форма помещается в опоку и засыпается кварцевым песком или дробью с целью повышения прочности формы для предупреждения разрушения струей расплавленного металла. Затем форму заливают металлом и после ее затвердевания отливку извлекают на специально вибрационных установках. Выбитые отливки зачищают, отрубают литниковую систему, после чего поверхность отливки подвергают дробеструйной очистке.

При изготовлении оболочковой формы, формовочная смесь является очень подвижной, что позволяет очень точно воспроизводить отпечаток модели. Форма изготавливается очень тонкой, что позволяет экономить формовочную смесь.

Весь процесс изготовлении оболочковой формы механизирован и автоматизирован, то есть это очень прогрессивный, перспективный, современный метод литья, который улучшает условия труда, его производительность позволяет получать отливки отличающейся высокой точностью и высоким качеством поверхности.

6.7. Литье по выплавляемым моделям.

В данном методе модели будущих отливок изготавливаются из легкоплавких материалов таких как парафин и стеарин. Изготовление моделей осуществляется в специальных пресс-формах, куда подается смесь парафина со стеарином в пастообразном состоянии. Модели имеют небольшие размеры, поэтому все модели собирают в так называемые модельные блоки с единой литниковой системой.

Модельный блок погружают в ванну с керамической суспензией, состоящих из огнеупорных материалов типа поливидного кварца и связующих материалов типа этилсиликат.

После этого модельный блок из ванны вынимают, посыпают кварцевым песком и сушат на воздухе или в среде аммиака от 20 минут до 2,5 часов. Это проделывается несколько раз, получая иногда до шести слоев. Вокруг модельного блока образуется тонкая оболочковая форма. Извлекают модель из формы путем ее выплавления. Для этого модельный блок помещают в ванну с горячей водой. Парафин и стеарин расплавляются и выходят из оболочковой формы. Затем оболочковую форму сушат в специальных шкафах при температуре 20 С.Далее оболочковую форму с целью увеличения прочности помещают в металлическую опоку и засыпают кварцевым песком. Затем опоку помещают в печь, нагретую до температуры 900 С. При этой температуре оставшиеся в форме парафин и стеарин выгорает, а оболочка спекается с кварцевым песком, засыпанным в опоку, что повышает прочность формы. Расплавленный металл заливают в форму, не охлаждая ее. Это улучшает наполняемость формы металлом. После затвердевания сплава отливка извлекается путем разрушения формы. После чего отдельные отливки отделяются от общего литника, очищаются и обрабатываются в NaOH, затем промывается и сушится. Данный метод допускает механизацию и автоматизацию, улучшает условия труда, повышает его производительность. Применение керамической суспензии, содержащие поливидные огнеупорные материалы, позволяют точно производить контуры будущей отливки. Поврежденность отливки получается с низкой шероховатостью, высоким качеством и высокой точностью. Этот способ исключает необходимость дополнительной обработки. Методом литья оболочковой формы обычно изготавливают небольшие отливки из труднообрабатываемых материалов. Например: особо ответственные материалы из жаропрочных и высокопрочных материалов (турбинные лопатки).