Файл: лекции СОВ МАТ И ТЕХ.docx

5. Съем оболочковой полуформы после ее изготовления с модели осуществляется с помощью толкателей

Перед заливкой собранные формы с вертикальной плоскостью разъема (а также формы крупных размеров) помещают в контейнеры и засыпают чугунной дробью. Этим предотвращается коробление и разрушение форм при их заливке расплавом. Небольшие формы с горизонтальной плоскостью разъема устанавливают для заливки на слой песка.

Способом литья в оболочковые формы получают отливки массой от 0,2 до 200 кг практически из любых литейных сплавов. Этим способом изготавливают ребристые мотоциклетные цилиндры, коленчатые валы автомобильных двигателей.

Преимущества способа литья в оболочковые формы: возможность получения тонкостенных отливок сложной формы; гладкая и чистая поверхность отливок; небольшой расход смеси; качественная структура металла за счет повышенной газопроницаемости форм; широкая возможность автоматизации; небольшие допуски на обработку резанием. Недостатки: ограниченный размер отливок (до 1500 мм); высокая стоимость смесей; выделение вредных паров и газов из смесей при изготовлении форм.

Этим способом изготавливают различные отливки массой до 25 кг. Преимуществами способа являются значительные повышение производительности по сравнению с изготовлением отливок литьём в песчаные формы, управление тепловым режимом охлаждения отливки и возможность механизировать процесс. При применении формовочных машин, быстро изготавливающих формы, этот метод позволяет осуществить производство небольших деталей из титана простой формы и достаточно точных размеров. Промышленного применения этот метод пока не нашел.

Область применения литья в оболочковые формы  Литье в оболочковые формы применяется для изготовления сложных тонкостенных отливок из черных и цветных металлов. В оболочковых формах изготавливают сложные тонкостенные отливки массой 0,2…100 кг с толщиной стенки 3…15 мм для приборов, автомобилей, металлорежущих станков - ребристые цилиндры, коленчатые валы и т.д. Способ применяют для стальных и алюминиевых отливок простой конфигурации без внутренних полостей в серийном производстве. Способ обеспечивает получение шероховатости поверхности Rz =80...40 мкм, и точность - 12...14 квалитет.

Преимущества способа.

1) Расход формовочной смеси в 8-10 раз меньше, чем при литье в песчаные формы.

2) Твердение смеси непосредственно на модели обеспечивает высокую точность размеров. Применение мелкозернистых песков дает возможность получать формы с чистой и гладкой поверхностью. Припуски составляют 0.5-1.5 мм.

3) Возможность механизации и автоматизации труда. 

Несовершенством существующих технологий и оборудования является неудовлетворительная прочность оболочковых форм, нестабильность их качества, длительность технологического цикла, насыщение модельного состава водой, необходимость в наличии дополнительных площадей для проветривания и подсушки форм, повышенный брак литья по сору и неметаллическим включениям, неэффективное использование энергоносителей, высокие затраты на производство и экологическая загрязненность воздушной среды.

9.9 Непрерывное литье

Непрерывное литьё металлов и сплавов, процесс получения слитков и заготовок, основанный на равномерном перемещении металла относительно зон заливки и кристаллизации. При этом литейная форма может быть неподвижной или закономерно перемещаться (возвратно-поступательное движение с небольшой амплитудой, вращение, движение по замкнутой кривой ограниченной длины).

Непрерывное литье металлов и сплавов в СССР и за рубежом начали применять в промышленности в 1930-х гг.; широкое распространение оно нашло в середине 40-х гг. Н. л. теоретически позволяет получать отливки сколь угодно большой длины; практически длина отливок определяется возможностями литейного производства, требованиями обрабатывающих цехов и организационно-экономическими соображениями. Получение отливок ограниченной длины методом Н. л. иногда неправильно называют полунепрерывным литьём. Равномерные скорости подачи, жидкого металла, его кристаллизации и удаления готовой отливки при Н. л. обеспечивают постоянство состава, строения и свойств металла по всей длине отливки. Путём усиленного отвода тепла (благодаря непосредственному охлаждению металла водой) можно повысить скорость кристаллизации и при правильно выбранной скорости литья создать направленную кристаллизацию, в основном вдоль оси отливки, что обеспечивает получение плотных слитков или заготовок с тонким внутренним строением зерна и равномерным химическим составом. Помимо того, Н. л. по сравнению со штучным литьём, сокращает количество отходов и потерь металла, затраты рабочей силы, литейной оснастки и инструмента.

В зависимости от формирующих отливку устройств различают Н. л. в кристаллизатор (изложницу), валки, жёлоб (ручей), между движущимися лентами. Наиболее распространено литьё в металлический кристаллизатор скольжения, которое применительно к сталеплавильному производству получило название непрерывнойразливки стали. Разработан и внедрён (для алюминиевых сплавов) принципиально новый вариант Н. л. с формообразованием слитка в электромагнитном поле — литьё в электромагнитный кристаллизатор. Процесс отличается следующими особенностями: отсутствует контакт между кристаллизующимся слитком и стенками металлической формы, что исключает образование грубых поверхностных дефектов; расстояние от мениска металла до пояса непосредственного охлаждения водой очень мало, благодаря чему повышается скорость кристаллизации; металл кристаллизуется в электромагнитном поле с принудительным движением расплава в объёме лунки, что обусловливает мелкозернистую структуру металла.

9.10 Требования, предъявляемые к литейным сплавам

К металлам и сплавам, используемым при изготовлении отливок, предъявляются следующие требования: 1) состав их должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть стабильными в течение всего срока эксплуатации; 2) они должны обладать хорошими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой, низкой склонностью к образованию трещин и поглощению газов, герметичностью), хорошей свариваемостью; 3) должны легко обрабатываться режущим инструментом; 4) не должны быть токсичными и вредными для производства; 5) необходимо, чтобы они обеспечивали технологичность в условиях производства и были экономичными, содержали дешевые, недефицитные материалы.

Удовлетворение перечисленных выше требований является трудной, а в условиях реального производства подчас невыполнимой задачей. Поэтому при выборе сплава следует руководствоваться одним или группой требований, которым подчиняются другие, второстепенные для данных условий.

9.11 Производство отливок из цветных металлов

Кроме чугуна и стали, в машиностроении широко используются для получения отливок сплавы цветных металлов, особенно на основе меди, алюминия и магния.

Чистая медь отличается плохими литейными свойствами. Из числа медных сплавов для получения отливок применяют бронзы и латуни. Литейными оловянистыми бронзами служат сплавы меди с содержанием олова до 10%, а также бронзы, содержащие, кроме олова, еще цинк, свинец, фосфор и другие элементы. Из безоловянных6poнз пользуются алюминиевыми бронзами, т. е. сплавами меди с 10—12% алюминия.

Латуни как сплавы меди и цинка для литья применяются редко. Полноценными заменителями оловянистых бронз являются кремнистая латунь ЛК80-3 с 2,5—4,5% кремния, используемая для отливок арматуры, зубчатых колес и др. и марганцовистая латунь ЛМЖ с содержанием 3—4% марганца и 0,5—1,5% железа. Последняя служит для изготовления арматуры, работающей под давлением до 100 am [0,1 Мн/м²]и при температуре до 300⁹С.

Из числа алюминиевых сплавов для отливок, особенно в авиастроении, пользуются силуминами (сплавами алюминия и кремния).

Высокими литейными свойствами обладают также сплавы на основе: алюминий — медь; алюминий — медь — кремний; алюминий — магний.

Магний в чистом виде не имеет удовлетворительных литейных и механических свойств. Из числа сплавов магния с другими элементами применяют для литья сплавы системы магний — алюминий — цинк и магний — алюминий. Данные сплавы, отличаясь сравнительно высокими механическими свойствами, имеют плотность в 4 раза меньше, чем сталь.

9.11 Производство отливок из чугуна

Серые чугуны обладают хорошими литейными свойствами: высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой (до 1 %), незначительным влиянием газосодержания на механические свойства, достаточно высоким сопротивлением образованию горячих трещин, малой склонностью к образованию усадочных раковин и пористости. Литейные свойства чугуна существенно зависят от его химического состава. С увеличением содержания углерода жидкотекучесть доэвтектических чугунов повышается, а заэтектических уменьшается. При увеличении содержания кремния и фосфора жидкотекучесть чугуна повышается, влияние марганца и серы на жидкотекучесть металла несущественно.

Линейная усадка чугунов зависит от химического состава и скорости охлаждения: перлито-ферритные чугуны со структурой (П+Ф+Гр) имеют усадку 0,7 – 0,9, перлитные – 1,1 – 1,15, белые – 1,65 –1,75%.