Прогрессивные методы литья. Исполнитель

Прогрессивные методы литья.

План.

1. Литьё по выплавляемым моделям.
2. Литьё под давлением.
3. Литьё в кокиль.
4. Центробежное литьё.

 {spoiler=Подробнее}

         Сущность способа литья по выплавляемым моделям заключается в процессе получения отливок из расплавленного металла в фор мах, которые не требуют разъема, так как рабочая полость обра­зуется в результате удаления (вытекания) легкоплавкого мате­риала модели при ее предварительном нагревании. Выплавляемые модели изготовляют из модельных составов, состоящих из двух и более компонентов. Для изготовления моделей широко исполь­зуют модельный состав Р-3, который содержит парафин, синтети­ческий церезин, буроугольный воск и кубовый остаток. Этот со­став хорошо заполняет полость пресс-формы, дает четкий и чистый отпечаток. Выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах, состоящих из двух и более частей с вертикальным или горизон­тальным разъемами. Для извлечения моделей из пресс-форм при­меняют специальные толкатели.

Модельный состав в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-формы (рис. 12, а) на автоматических установках или вручную. После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели собирают в блоки (рис. 12, б) с общей литниковой системой, которая создается припаиванием, приклеиванием или механическим скреплением частей. В один блок объединяют от 2 до 100 моделей. Формы по выплавляемым моделям изготовляют из специальной огнеупорной смеси, состоящей из связующего, гидролизованного раствора этило-силиката, огнеупорного наполнителя — пылевидного кварца и других компонентов. Формы по выплавля­емым моделям изготовляют многократным погружением разовой модели в огнеупорную смесь (рис. 12, в) с последующей обсыпкой (рис. 12, г) и отверждением на воздухе. Обсыпку обычно наносят в три - пять слоев.

Модели из форм удаляют выплавлением при нагреве (рис. 12, д, е) в горячей воде или паром. После удаления модель­ного состава тонкостенные литейные формы заформовывают в опоки (рис. 12, ж), а затем прокаливают в печи (рис. 12, з) в течение 6—8 ч при температуре 850—950 °С для удаления остат­ков модельного состава, продуктов неполного гидролиза, спекания частичек связующего с частичками огнеупорного материала, испа­рения воды и. т. д.

Рис. 11, Схема работы автоматической линии для без опочной формовки:

а __ сдув   смеси   и   прессование;   б — протяжка   левой   полу модели;   в — проталкивание формы  вперед; е — возврат прессовой  платы и закрывание камеры

Рис. 12. Последовательность операций формовки

при литьё по выплавлявмим моделям

Заливку форм по выплавляемым моделям производят в нагре­том состоянии сразу же после прокалки. Заливка может быть (Свободной, под действием центробежных сил, в вакууме и т. п. После затвердевания расплавленного металла и охлаждения отливки удаляют из форм механическими, а также химическими методами, очищают, обрубают и, как правило, подвергают терми­ческой обработке.

Процесс изготовления заготовок литьем. по выплавляемым моделям механизирован и автоматизирован. Литье по выплавля­емым моделям обеспечивает получение точных и сложных отливок из любых сплавов, сокращает объем механической обработки, создает благоприятные условия для хорошего заполнения литейных форм, что позволяет получать отливки из сплавов с низкими литейными свойствами. Этим способом получают отливки массой 0,02—15 кг с отверстиями диаметром до 1 мм и толщиной стенок до 0,5 мм. Литьем по выплавляемым моделям отливают многие детали и заготовки для приборостроительной, авиационной и дру­гих отраслей промышленности. Вместе с тем недостатком этого способа является сложность и длительность процесса изготовле­ния отливок, применение специальной дорогостоящей оснастки.

            Сущность литья в оболочковые формы заключается в получении отливок заливкой расплавленного металла в формы, изготовлен­ные по горячей модельной оснастке из специальной смеси с термо­реактивными связующими материалами. Формовочную смесь при­готовляют из мелкозернистого кварцевого песка или из цирконового перемешиванием с термореактивными связующими мате­риалами, в частности, с пульвербакелитом (смола ПК 104). В фор­мовочную смесь добавляют увлажнители (керосин, глицерин), растворители (ацетон, этиловый спирт) и другие вещества.

         При изготовлении оболочковых форм модельную плиту и мо­дель нагревают в печи до 200—250 °С и пульверизатором наносят разделительную смазку для облегчения последующего съема оболочки, затем плиту / закрепляют на опрокидывающемся бун­кере 2 (рис. 13, а) с формовочной смесью 3 и поворачивают его на 180° (рис. 13, б). Формовочная смесь насыпается на модельную плиту и выдерживается 10—30 с. От теплоты модельной плиты термореактивная смола в пограничном слое расплавляется, скле­ивает песчинки и отвердевает с образованием песчано-смоляной оболочки 4 толщиной 5—15 мм в зависимости от времени вы­держки. Бункер возвращается в исходное положение (рис. 13, e)_t излишки формовочной смеси ссыпаются с готовой оболочки 5, модельная плита с оболочкой прокаливается в печи при темпе­ратуре 300—350 °С, при этом смола переходит в твердое необра­тимое состояние. Твердая оболочка снимается с модели специаль­ными выталкивателями 6 (рис.   13, г).

Кроме оболочковых форм этим способом изготовляют оболоч­ковые стержни, при изготовлении которых используют нагрева­емые металлические стержневые ящики. При сборке форм полу­формы склеивают специальным клеем на прессах, что обеспечи­вает высокую прочность шва.

Заливка форм производится в вертикальном или горизонталь­ном положении оболочки. При заливке форм в вертикальном поло­жении их помещают в опоку 7 и засыпают чугунной дробью 8 для предохранения   от преждевременного   разрушения   (рис,   13,   д).

Выбивку отливок проводят на вибрационных решетках или на специальных выбивных установках. При очистке отливок удаляют заусенцы, зачищают на наждачных станках места подвода пита­телей и подвергают отливки дробеструйной обработке,

         В промышленность внедрены многопозиционные автоматиче­ские машины и автоматические линии изготовления оболочковых форм и стержней. Литье в оболочковые формы обеспечивает высо­кую точность отливок, малую шероховатость поверхности, сни­жает расход формовочных материалов и объем механической обра­ботки, повышает производительность труда. В оболочковых фор­мах изготовляют отливки массой 0,20—50 кг и толщиной стенок 3—15 мм из всех литейных сплавов для приборов, автомобилей, тракторов, металлообрабатывающих станков и др.

Изготовление отливок в металлических формах. Сущность способа литья в кокиль заключается в получении отливок из рас­плавленного металла в металлических формах — кокилях. Фор­мирование отливки происходит в условиях интенсивного отвода теплоты от расплавленного металла и от затвердевающей и охла­ждающейся отливки к массивному металлическому кокилю.

Отливки с простой конфигурацией изготовляют в вытряхных кокилях (рис. 14, а). Несложные отливки с небольшими высту­пами и впадинами на наружных поверхностях изготовляют в ко­килях с вертикальным разъемом (рис. 14, б). При изготовлении крупных» простых по конфигурации отливок используют кокиля с горизонтальным разъемом (рис. 14, в). Кокили с комбинирован­ным разъемом применяют при изготовлении сложных отливок. Полости в отливках оформлены песчаными или металлическими стержнями. Металлические стержни удаляют из отливки до извлечения  ее   из   кокиля,   после образования   прочной   корки   в  от­ливке.

Расплавленный металл в форму подводят сверху; если снизу — сифоном, сбоку — через щелевидный питатель или питатели, расположенные на нескольких уровнях. Для удаления воздуха и газов по плоскости разъема кокиля прорезают вентиляционные каналы. Отливки из полости кокиля извлекают выталкивателями. Заданный тепловой режим литья обеспечивает система подогрева и охлаждения кокиля. Кокили изготовляют из серого и высоко­прочного чугунов, стали и алюминиевых сплавов литьем, механи­ческой обработкой и другими способами.

Рис. 14. Конструкции кокилей:

Технологический процесс изготовления отливок в кокиль вклю­чает нагрев кокиля до 150-300°С, нанесение на рабочую поверх­ность слоя теплоизоляционного покрытия толщиной 0,3—0,8 мм, установку стержней, соединение и скрепление частей кокиля, заливку расплавленного металла, выдержку для затвердевания залитого металла и формирования отливки, раскрытие и выбивку отливки. Для уменьшения скорости затвердевания и охлаждения отливки, а также для повышения стойкости кокиля на его рабочую поверхность наносят теплоизоляционные покрытия, приготовлен­ные из огнеупорных материалов (кварцевой муки, талька, графита и др.) и связующего материала (жидкого стекла).

             Все операции технологического процесса механизированы и автоматизированы. Применяют однопозиционные и многопозиционные автоматические кокильные машины и автоматические кокильные линии изготовления отливок. Литье в кокиль позволяет сократить, а во многих случаях полностью исключить расход формовочных и стержневых смесей, а также трудоемкие операции формовки и выбивки форм, повысить точность размеров отливок и уменьшить шероховатость поверхности, снизить объем механи­ческой обработки отливок. Литье в кокиль позволяет получать разнообразные отливки с толщиной стенок 3—100 мм и массой от 0,1 до 500 кг. Литье в кокиль применяют при изготовлении корпусов приборов, деталей двигателей внутреннего сгорания и других деталей из чугуна, стали и сплавов цветных металлов.

Литье под давлением является процессом получения отливок в металлических формах (пресс-формах), при котором заливка расплавленного металла в форму и формирование отливки осуще­ствляются под давлением в условиях интенсивного отвода теплоты от залитого металла и от затвердевающей и охлаждающейся от­ливки к массивной металлической пресс-форме. Изготовляют отливки на специальных машинах для литья под давлением с хо­лодной или горячей камерами прессования.

     При изготовлении отливок на машинах с холодной горизон­тальной камерой прессования (рис. 15, а) порцию расплавленного металла заливают в камеру прессования /. Пресс-форма состоит из подвижной 4 и неподвижной 3 полуформ, в которые металл подается плунжером 2. Полости в отливке получают металличе­ским стержнем 5. После затвердевания металла пресс-форма раскрывается, и отливка 7 удаляется из полости выталкивате­лями 6. Машины с холодной камерой прессования применяют для изготовления отливок из медных, алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов массой до 45 кг. Давление плунжера на рас­плавленный металл составляет от 50 до 200 МПа.

В машинах с горячей камерой прессования (рис. 15, б) камера прессования 2 расположена в обогреваемом тигле / с расплавлен­ным металлом. При верхнем положении плунжера 3 через отвер­стие 4 сплав заполняет камеру прессования. При движении плун­жера вниз отверстия перекрываются, сплав под давлением от 10 до 30 МПа заполняет полость пресс-формы 5. После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла из канала сливаются в камеру прессова­ния, а отливка удаляется из пресс-формы выталкивателями 6. Такие машины используют при изготовлении отливок из свинцово-сурьмянистых, цинковых и алюминиевых сплавов массой от не­скольких граммов до 25 кг.

Литье под давлением является высокомеханизированным про­цессом. Автоматизируют заливку расплавленного металла, очистку рабочих поверхностей пресс-формы, нанесение смазки и т. д. Литье под давлением позволяет получать отливки, максимально приближающиеся по форме, массе и размерам к готовой детали, дает возможность изготовлять сложные тонкостенные отливки с толщиной стенки от 0,8 до 0,6 мм и отверстиями диаметром до 1 мм. Литьем под давлением изготовляют корпуса приборов, де­коративные изделия, детали двигателей легковых автомобилей и др. Недостатком этого способа является высокая стоимость пресс-форм, сложность их изготовления, ограниченный срок их службы, опасность появления трещин в отливках.

Сущность центробежного литья заключается в получении от­ливок из расплавленного металла во вращающихся формах. Фор­мирование отливки осуществляется под действием центробежных сил на специальных машинах с горизонтальной или вертикальной осями вращения.

В машинах с горизонтальной осью вращения (рис. 16, а) рас­плавленный металл из ковша / заливают по специальному же­лобу 2 во вращающуюся форму 3 с частотой вращения от 200 до 1400 об/мин. Попадая на внутренние стенки формы, жидкий металл образует полую цилиндрическую отливку 4, которую после затвердевания извлекают из формы. На таких машинах получают детали и заготовки типа труб, втулок, гильз.

     В машинах с вертикальной осью вращения (рис. 16, б) рас­плавленный металл из ковша 1 заливают во вращающуюся форму 2 с частотой вращения от 160 до 500 об/мин. Растекаясь по дну формы, металл увлекается центробежными силами и прижимается к боковой цилиндрической стенке, образуя вокруг нее кольцевой слои J. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего форму останавливают и из нее извлекают отливку. На таких машинах получают отливки небольшой высоты, но большого диа­метра: кольца, венцы зубчатых колес и др. При вращении формы вокруг вертикальной оси внутренняя свободная поверхность расплавленного металла имеет форму параболоида вращения, что приводит к разностенности отливки но высоте. Это снижает воз­можность применения таких машин. При центробежном литье исключаются затраты на изготовление стержней, уменьшается расход металла на литниковую систему, улучшается заполняемость форм металлом и повышается плотность отливок по срав­нению с литьем в песчаные формы.

                            а                                                                         б

Рис.   16.   Схемы  изготовления  отливок  на  центробежных машинах с осью вращения: а — горизонтальной;  6 – вертикальной

Контрольные вопросы

1. Расскажите сущность процесса литьё по выплавляемым моделям.
2. Какие материалы обычно отливаются под давления?
3. Как определяется конструкция кокилей.
4. Какие отливки обычно получают центробежным  литьём.

{/spoilers}