ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.12.2021
Просмотров: 3311
Скачиваний: 4
Заливання форм
Після виготовлення форми заливають розплавом певної температури: сталлю – 1390...1550оС, чавуном – 1220...1400, бронзою – 1050...1200оС, силуміном – 690...730оС (нижня границя для великих товстостінних виливків, верхня – для дрібних тонкостінних). Заливання здійснюється розливними ковшами, футерованими зсередини вогнетривом, так, щоб струмінь металу не переривався а ливникова чаша весь час була заповнена металом.
Вибивання виливків із форми і стержнів із виливка
Після повного затверднення металу і достатнього охолодження виливка форми руйнують і виливки разом з ливниковою системою виймають із форми. Ця операція називається вибиванням виливків. Вона досить трудомістка, супроводжується значним виділенням пилу, газів і теплоти. Зазвичай вибивання виливків здійснюється на вібраційних решітках, які роблять близько 1500 коливань за хвилину з амплітудою 5...10 мм. Суміш крізь решітку сиплеться на конвеєр, а виливок залишається на решітці. Конвеєром суміш подається у відділення для її регенерації і повторного використання.
Стержні з виливків вибивають вручну або використовують пневматичні вібраційні машини, в яких виливок струшується і стержнева суміш з нього видаляється. Великі стержні вимивають з виливка струменем води, використовуючи гідравлічні установки. При цьому значно підвищується продуктивність праці та покращуються умови роботи.
Обрубування й очищення виливків
Операція відокремлення ливникової системи від виливків називається обрубуванням. Обрубують ливникову систему у дрібних чавунних виливках вручну молотком або ковадлом. У стальних і з кольорових металів виливках, а також додатки великих чавунних виливків відрізують дисковими або стрічковими пилками. Від стальних виливків ливникову систему і додатки відокремлюють також газокисневим різанням. Заливи, задирки, нерівності поверхні обрубують пневматичним зубилом або зачищають абразивним кругом.
Після обрубування виливки очищають від пригару. В одиничному виробництві це роблять сталевими щітками, ручними або пневматичними зубилами, у серійному – в обертових барабанах із зірочками з білого чавуну (дрібні виливки з чорних металів), у дробоструминних і дробометальних апаратах або сильним струменем води з піском. Пригар із поверхні виливків кольорових металів видаляють хімічним травленням.
Контроль якості виливків
Контроль виливків здійснюється з метою визначення наявності на них дефектів, які свідчили б про неможливість подальшого використання виливків, тобто дефектів, які є невиправними. Основними дефектами виливків є такі:
– газові раковини (газові раковини – flow-hole) – пузирі газів у тілі виливка. Утворюються при недостатній газопроникненості формової суміші або при дуже щільному заповненню форми;
– піщані та шлакові раковини (піщані та шлакові раковини – sand and slag holes) – порожнини, заповнені формувальною сумішшю або шлаком. Це наслідок слабкого набивання форми або поганої конструкції шлакоуловлювача;
– усадкові раковини – відкриті або закриті пустоти в тілі виливка. Утворюються при неправильній конструкції виливка або незадовільній ливниковій системі;
– холодні тріщини (холодні тріщини – cold cracks)– розриви тіла виливка значної довжини. Утворюються внаслідок неоднакової швидкості охолодження різних частин виливка;
– гарячі тріщини (гарячі тріщини – hot cracks)– розриви тіла виливка незначної довжини. Причина – недостатня піддатливість форми та стержнів або недостатня витримка виливків у формі.
Газові та піщані раковини а також відкриті усадкові раковини можуть бути виправлені заварюванням, якщо виливок буде працювати при великих навантаженнях, або забиванням замазками чи мастиками на невідповідальних виливках.
1.4.2 Лиття в оболонкові форми
Суть цього способу лиття полягає у використанні піщано-смоляних сумішей на основі високоміцних скріплювачів для створення міцних тонкостінних форм – оболонок. Як скріплювач піску використовується термореактивна фенолформальдегідна смола – пульвербакеліт в суміші з уротропіном, який додається для прискорення тверднення. Особливістю цієї смоли є те, що при її нагріванні, починаючи з температури 160...180оС вона розплавляється і при подальшому витримуванні при високій температурі полімеризується і необоротно твердіє. Формувальна суміш складається з дрібнозернистого кварцового піску та 4...6% пульвербакеліту. Моделі та модельні плити виготовляють переважно з перлітного сірого чавуну. Моделі рознімні, складаються з двох частин, які закріплюються на окремих модельних плитах.
Оболонкові форми виготовляють у такій послідовності: на нагріту до 200...300оС модельну плиту з закріпленими на ній половинами моделей деталі та елементів ливникової системи наносять розділювальну речовину для попередження спікання формувальної суміші з модельною плитою після затверднення оболонки. Розділювальною речовиною частіше всього є 3...4%-ний розчин каучуку СКТ в уайт-спириті. Наносять його пульверизатором одноразово на 25...50 оболонок. Модельну плиту закріплюють моделлю вниз над бункером з формувальною сумішшю (рис.5, а).Бункер разом з модельною плитою повертають на 180о (рис. 5, б) і витримують у такому положенні 15...20 с. За цей час від тепла металевої плити смола суміші в суміжному з плитою шарі розплавляється, внаслідок чого на модельній плиті утворюється напівтверда піщано-смоляна оболонка товщиною 5...8 мм. Потім бункер повертається у вихідне положення, формувальна суміш, що не прореагувала, падає на дно бункера (рис. 5, в), а плиту разом з оболонкою на кілька хвилин подають у піч з температурою 300...350оС для остаточного тверднення оболонки. Тверду й міцну оболонку (півформу) знімають з модельної плити за допомогою виштовхувачів (рис. 5, г) і з’єднують з аналогічною другою половиною форми, вставивши між ними попередньо стержень (рис. 5, д), який виготовляють за такою ж самою технологією в металевих стержневих ящиках. Готові півформи склеюють і скріплюють механічно скобами або струбцинами. Скріплені форми встановлюють в металеві ящики, засипають навколо піском або чавунним дробом (рис. 5, е) і заливають металом. Під дією високої температури розплаву смола з формувальної і стержневої суміші вигоряє, оболонка втрачає міцність і легко руйнується при вибиванні виливка, не залишаючи на його поверхні пригару.
Литтям
в оболонкові форми виготовляють виливки
підвищеної точності (12...14 квалітет), з
пониженою шорсткістю поверхні
(Rz
= 160-20 мкм), низькими припусками на обробку
(на 50...60% нижчими, ніж при литті в
піщано-глинисті форми). Литтям в оболонкові
форми виготовляють деталі відповідального
призначення, наприклад ребристі циліндри
для двигунів внутрішнього згорання з
повітряним охолодженням, колінчасті
вали для автомобілів, гільзи, зірочки
ланцюгових передач, зубчасті колеса,
деталі компресорів, тепловозів, суднових
двигунів тощо з чавуну, сталі, кольорових
металів і спеціальних сплавів.
Технологічний процес лиття в оболонкові форми механізований, а в багатьох випадках і автоматизований. Створені спеціальні машини для виготовлення оболонок, стержнів, склеювання півформ, приготування формувальних сумішей. Незважаючи на безперечні позитивні якості оболонкових форм, застосування цього способу обмежене внаслідок складності технології, високої вартості оснастки, обладнання та матеріалів, зокрема, пульвербакеліту.
Лиття в оболонкові форми застосовують тільки в масовому та великосерійному виробництвах виливків масою до 120...150 кг. При більшій масі витрати пульвербакеліту зростають внаслідок необхідності більшої товщини оболонок, що робить цей процес економічно недоцільним.
Рисунок 5 – Схема виготовлення виливків в оболонкових формах
1.4.3 Лиття у форми, виготовлені за виплавними моделями.
Суть цього способу лиття полягає в тому, що з модельної маси, до складу якої входять різні легкоплавкі матеріали (парафін, стеарин, церезин, торф’яний бітум, жирні кислоти, озокерит та ін.), виготовляють точні моделі виливків з ливниковою системою. Моделі покривають в декілька шарів (3...5) вогнетривкою керамічною суспензією, до складу якої входить вогнетривкий пиловидний наповнювач - маршаліт (60...70%) і скріплювач - гідролізований розчин етилсилікату [(С2Н5О)4Si] – 30...40%. Кожен такий шар обсипають кварцовим піском і підсушують. Потім з виготовленої оболонки товщиною 4...6 мм модельну суміш витоплюють. Утворюється точна нерознімна форма.
Оболонки встановлюють в металеві ящики, обсипають навколо сухим кварцовим піском, прожарюють їх при температурі 900оС 2...3 години і в гарячому стані заливають розплавом. Це дозволяє підвищити рідкоплинність металу і отримувати точні, тонкостінні, складної форми виливки з низькими припусками на обробку з будь-якого сплаву.
Технологічний процес виготовлення виливків виплавними моделями складається з кількох етапів (рис. 6).
Виготовлення прес-форми. Для виготовлення легкоплавкої моделі прес-форму (рис. 6, б) виготовляють обробкою різанням або литтям з наступним доведенням із сталі, алюмінієвих сплавів, епоксидних смол, гуми тощо.
Виготовлення моделей. Легкоплавкі моделі виготовляють із модельної маси, що знаходиться в розплавленому стані в посудині, яка безперервно підігрівається (рис. 6, в). З неї модельну масу запресовують у прес-форму, яка охолоджується водою для прискорення тверднення моделей (рис. 6, г). З прес-форми моделі виймаються (рис. 6, д) і складаються в модельні блоки: кілька моделей приєднують до однієї ливникової системи з утворенням блока моделей (рис. 6, е).
Покриття моделей вогнетривкою оболонкою. Вогнетривка оболонка повинна бути міцною, піддатливою, газопроникненою, хімічно інертною по відношенню до рідкого металу та легко руйнуватися після затверднення виливка. Вогнетривку масу готують з гідролізованого розчину етилсилікату та пиловидного кварцу – маршаліту у вигляді суспензії. Дорогий та дефіцитний етилсилікат у деяких випадках може бути замінений на рідке скло. Покриття на модельний блок наносять зануренням блока у суспензію з наступним обсипанням його прожареним піском. Покриття виконують у 3...5 шарів. Кожний шар підсушують на повітрі 2...2,5 год або 20 хв. в середовищі аміаку (NH3), що скорочує цикл виготовлення виливків. Модельний блок, покритий вогнетривкою оболонкою, показано на (рис. 6, ж).
Рисунок 6 – Послідовність виготовлення виливків за виплавними моделями
Видалення модельної суміші з оболонки частіше всього здійснюють у ванні з гарячою водою (80...90оС) на протязі кількох хвилин. Розплавлена модельна суміш спливає на поверхню ванни і періодично зчищається для повторного використання після регенерації. Оболонки після виймання їх з ванни промивають чистою водою і висушують на повітрі на протязі 8...10 год або в сушильних шафах при температурі 200оС на протязі 1,5...2 год.
Формування оболонок (рис. 6, з). Висушені оболонки заформовують у металеві коробки-контейнери. Оболонку ставлять вертикально, отвір стояка закривають кришкою і засипають навколо сухим піском.
Підготовлені таким чином форми прожарюють при температурі 9000С на протязі 2...3 год.
Заливання форм здійснюють відразу ж після виймання їх з печі. Після охолодження форм оболонка легко відокремлюється від поверхні виливка. Остаточне очищення виливка в отворах, щілинах тощо здійснюється хімічною обробкою в розчинах лугів (NaOH, KOH).
Лиття за виплавними моделями, доцільно застосовувати в великосерійному та масовому виробництвах дрібних (переважно до 10 кг), але складних деталей з високими вимогами до точності розмірів і чистоти поверхні, особливо в тих випадках, коли механічна обробка потрібна тільки для спряжених поверхонь. Використання литих таким способом деталей замість штампованих дозволяє знизити витрати металу на 55...75%, трудомісткість механічної обробки – на 50...60% і собівартість деталей – на 20%.
Останнім часом використовують моделі, що випалюються (газифікуються). Їх виготовляють разом з ливниковою системою з пінополістиролу і покривають вогнетривкою оболонкою за такою ж технологією, як і при витоплюванні. Рідкий метал при заливанні форми випалює ці моделі і одночасно заповнює порожнину форми.
Відсутність розтину форми та стержнів дозволяє підвищити точність виливків до 11...12 квалітетів, а застосування дрібнозернистого матеріалу у вогнетривкому покритті підвищує якість поверхні виливка до Ra...6.
1.5 Лиття в багаторазові форми
Багаторазові форми переважно виготовляють металевими і до цього способу лиття відноситься лиття в кокіль, відцентрове лиття та лиття під тиском.
1.5.1 Лиття в кокіль
Кокілем називається металева форма, в яку рідкий метал заливається вільним струменем під атмосферним тиском. Порівняно з разовими піщано-глинистими формами кокілі мають ряд переваг: значно скорочуються, а в багатьох випадках і зовсім виключаються формові суміші (вони потрібні тільки для виготовлення складних стержнів і для облицювання (облицювання – facing) та футерування кокілів при литті чавуну та сталі); підвищується точність і якість поверхні виливків; підвищується продуктивність праці; покращуються умови роботи працівників ливарного цеху; ливарні форми використовуються багато разів (при литті сталі 300...500 разів, чавуну – до 5000, мідних сплавів – до 10000, алюмінієвих та магнієвих сплавів – до 100000, цинкових сплавів – до 500000 разів); підвищується можливість комплексної механізації і автоматизації технологічного процесу виготовлення виливків.
Разом з тим виготовлення виливків в кокілях має і свої труднощі: зниження рідкоплинності сплавів, внаслідок чого ускладнюється процес отримання тонкостінних, великих розмірів виливків; кокіль – форма непіддатлива, і це викликає небезпеку появи ливарних дефектів у виливках (жолоблення, тріщини), особливо при литті металів з високою лінійною усадкою, наприклад сталі; висока вартість кокілів, складність і тривалість їх виготовлення; висока швидкість охолодження чавунних виливків викликає виникнення на їх поверхні вибілу, для усунення якого потрібна додаткова операція – відпал виливків, що подовжує виробничий цикл виготовлення виливків та підвищує їх собівартість; низька стійкість кокілів при литті чорних металів – чавуну та сталі внаслідок високої температури заливання цих розплавів.