Форм и стержней

§ 1. Классификация способов изготовления литейных форм

Литейные формы изготавливают следующими способами:

1. вручную в почве (применяют в индивидуальном производстве, преимущественно для крупных отливок);

2. вручную в опоках (применяют в индивидуальном и мелкосерийном производстве для мелких средних и частично крупных отливок);

3. машинным (применяют в массовом производстве для мелких и средних отливок).

4.

§ 2.Ручная формовка литейных форм.

В зависимости от внешнего очертания, размеров и сложности отливок применяют различные способы ручной формовки:

1. в двух опоках по неразъёмной модели;

2. в двух опоках по разъёмной модели;

3. в нескольких опоках по модели с отъёмными частями;

4. без опочный в почве;

5. в почве с верхней опокой;

6. по шаблону.

7.

Формовка в двух опоках по неразъёмной модели.

Модель устанавливают на подмодельную доску и припудривают пылью. Затем через сито её покрывают облицовочной формовочной смесью слоем 20…30 см. Этот слой уплотняют, после чего в опоку засыпают наполнительную формовочную смесь и утрамбовывают её до определённой плотности с помощью ручной или пневматической трамбовки. Излишек смеси удаляют линейкой, а формовочную смесь в нижней полуформе накалывают для образования вентиляционных каналов для отвода газов. Этим заканчивается подготовка нижней полуформы. Затем она переворачивается и сверху ставится верхняя опока. Её фиксируют штырями, которые вставляют в отверстия приливов, припыливают мелким разделительным песком и заглаживают поверхность нижней полуформы. Для образования литника и выпора в верхнюю часть формы устанавливают отдельные модели. Верхнюю опоку наполняют облицовочной и наполнительной формовочной смесью так же, как и нижнюю. Когда набивка верхней опоки закончена, снимают верхнюю полуформу, прорезают в нижней опоке литниковый канал, заглаживают полости разъёма формы, осторожно с помощью крючка извлекают из нижней полуформы модель, затем устанавливают верхнюю опоку, из которой также удалены модели, и скрепляют обе опоки.

Формовка в двух опоках по разъёмной модели.

После изготовления нижней полуформы опоку с моделью поворачивают, устанавливают на подмодельную доску. Верхнюю часть модели устанавливают на нижнюю, вставляют модели выпора, устанавливают верхнюю опоку на нижнюю и изготавливают верхнюю полуформу. Затем прорезают литниковую чашу, снимают верхнюю опоку, удаляют модели, вставляют стержень и собирают форму под заливку.

Для деталей простой конфигурации (плиты, колосники, подкладки), у которых верхняя поверхность плоская, применяют открытую почвенную формовку. При этой формовке верх изготовленной в почве формы остаётся открытым. Иногда применяют закрытую почвенную формовку, при этом различают 2 способа:

1. всю модель формуют в почве, а верх покрывают набитой опокой;

2. нижнюю половину модели формуют в почве, а верхнюю – в опоке.

Формовку по шаблону осуществляют также в почве при помощи профилированных досок – шаблонов в тех случаях, когда требуется отлить детали больших размеров, имеющих форму тел вращения (цилиндры, чаши и др.). Формовка по шаблону примерно в 2 раза дешевле, чем формовка по моделям.

§ 3. Машинная формовка литейных форм.

Машинная формовка позволяет резко увеличить производительность труда, сократить площади литейных цехов, получать более точные отливки, уменьшить брак и значительно повысить культуру труда.

При машинной формовке большое значение приобретает модельная оснастка. Обычно машинную формовку производят по металлическим моделям, установленным на модельные плиты, которые делают универсальными.

Основные типы формовочных машин:

1. ручные формовочные станки, механизирующие только операции удаления моделей из формы. Их применяют для изготовления небольших форм;

2. прессовые формовочные машины с верхним и нижним прессованием; механизирующие процесс уплотнения формовочной смеси при помощи гидравлического или пневматического механизма;

3. встряхивающие формовочные машины, уплотняющие формовочную смесь;

4. пескометные формовочные машины. Наполняющие и уплотняющие формовочную смесь, служащие для изготовления больших форм и крупных стержней.

§ 4. Изготовление стержней.

Изготовление песчано-масляного стержня состоит из следующих операций:

1. формовки сырого стержня;

2. сушки;

3. отделки и окраски сухого стержня.

Если стержень изготавливают из двух или нескольких частей, то после сушки их склеивают. Для создания необходимой прочности в стержне заформовывают арматурные каркасы, изготовленные из стальной проволоки или литого чугуна.

Для вентилирования стержня создаются искусственные вентиляционные каналы. Такие каналы получают накалыванием стержня иглой; заформовыванием железных прутков, различных шнуров, восковых стержней (для криволинейных каналов), которые затем извлекают или выплавляют во время сушки.

Изготовление простого стержня цилиндрической формы ручным способом производится в стержневых деревянных или металлических ящиках.

Машинное изготовление стержней осуществляется на стержневых машинах: мундштучных, встряхивающих, пескодувных и пескострельных.

§ 5. Сушка форм и стержней.

Значительное количество форм и почти все стержни подвергаются сушке для увеличения газопроницаемости и прочности. При этом из форм и стержней удаляется влага, частично или полностью выгорают органические примеси, окисляются различные связующие.

Температура и продолжительность сушки зависит от размера форм и стержней, массы и хим. состава материалов.

Оптимальная температура для сушки форм для чугунного и цветного литья – 350…400º С, для стального – 400…450º С.

Стержни в которых в качестве крепителей применены декстрин и сульфитная барда, сушат при 160…180º С, стержни на масле – при 200…220º С, на глине – при 300…350º С.

Сушильные печи для форм и стержней могут быть непрерывного действия, стационарные и переносные. В настоящее время применяют сушку инфракрасными лучами.

Прогрессивным способом является изготовление стержней и литейных форм из быстросохнущих смесей на жидком стекле. Сушка или химическое твердение их достигается продувкой углекислым газом.

§ 6. Литниковая система.

Жидкий металл поступает в полость формы через литниковую систему, которая должна обеспечивать непрерывную, равномерную и спокойную подачу жидкого металла в форму, а также питание отливки жидким металлом во время затвердевания и усадки.

Вместе с тем литниковая система должна задерживать попадающие в форму шлак, песок и др. неметаллические включения, предотвращать разрушение формы от действия струи металла.

Структура литниковой системы зависит от физических свойств заливаемого в форму металла. Она обычно состоит из следующих элементов: литниковой чаши 1, стояка 2, шлакоуловителя 3, и питателей 4.

Рис. Литниковая система.

Литниковая чаша служит для уменьшения удара струи металла и отделения шлака, для чего в чашу часто вставляют сетку. Стояк располагается вертикально и имеет форму усечённого конуса с сужением книзу. Шлакоуловители служат для улавливания шлака, их формуют в верхней опоке. Питатели, подводящие металл в полость формы, выполняют в виде щели. Количество питателей и их расположение зависят от конфигурации отливаемых деталей.

Для стальных деталей, кроме перечисленных элементов, литниковая система имеет выпоры и прибыли. Выпор предусматривают для удаления газа из формы, а прибыль – для предупреждения усадочных раковин.

Обеспечивая получение качественной отливки, литниковая система в то же время должна иметь наименьший объём, занимать мало места на модельной плите и не осложнять процесса формовки.

Размеры литниковой системы определяют по площади поперечного сечения питателей, через которые металл непосредственно поступает в форму.

Продолжительность заполнения формы зависит от сечения питателей и определяется по эмпирической формуле:

, сек где

- толщина стенок отливки, см

- масса отливки, кг.

На размеры сечения питателей влияют толщина стенки, очертания, габариты и масса отливки. Для крупных отливок, сечение питателей должно быть больше, чем для мелких. Каналы не должны быть слишком длинными. Во время заливки металл густеет, теряет текучесть, что приводит к браку по недоливу, спаям и заворотам на отливке. Большое сечение каналов литниковой системы приводит не только к перерасходу металла, но и к обвалу формы, особенно в верхней части.

Суммарное сечение питателей можно определить по формуле:

, где

- масса жидкого металла, протекающая через литниковую систему;

- время заливки;

- удельная скорость заливки, определяемая опытным путём.

Размеры остальных элементов литниковой системы рассчитываются в зависимости от размеров питателей. Например, для среднего и крупного литья можно применить соотношение: