Литье в оболочковые формы преимущества и недостатки

ЛОФ Литье в оболочковые формы Высокая чистота поверхности и точность размеров. Хорошая газопроницаемость формы обеспечивает отсутствие газовых пор. Легко удаляются отливки из формы, т. к. при выгорании фенолформальдегидной смолы создается тонкая газовая рубашка, которая защищает поверхность отливки от пригара смеси. Форма легко разрушается. Расход формовочной смеси в 5-10 раз меньше, чем при литье в песчаные формы. Дороговизна фенолформальдегидной смолы. Выделение вредных веществ при нагреве и выгорании фенолформальдегидной смолы. Ограничение размера и массы отливок.

4. Литье в металлические (не разрушаемые) формы

Центробежное литье (ЦЛ) (рис. 36.8, 36.9)

Различают машины с вертикальной и горизонтальной осями вращения.

а- машины с вертикальной осью вращения(рис. 36.8)

Рис. 36.8. Изготовление отливки на вертикальной центробежной машине 1 – поддон; 2 – изложница; 3 – крышка (предотвращает разбрызгиваеие расплавленного металла); 4 – шпиндель; 5 – разливочный ковш; 6 – расплавленный металл, образующий отливку Процесс изготовления отливки. Металлическая изложница 2, закрытая крышкой 3, устанавливается на поддоне 1 и через шпиндель 4 приводится во вращение от электродвигателя. В изложницу 2, через отверстие в крышке 3, из разливочного ковша 5 заливается расплавленный металл 6, При охлаждении расплавленного металла во вращающейся изложнице под действием центробежных сил формируется отливка. Крышка 3 предотвращает разбрызгивание расплавленного металла при вращении изложницы. Изложница вращается до полного затвердевания залитого расплава, после чего отливку извлекают из изложницы. Продукция: — детали типа тел вращения (трубы, втулки, кольца, гильзы и т.д.) — поочерёдной заливкой можно получать многослойные заготовки, такие, как двухслойные (биметаллические) трубы (залив сначала слой чугуна, а следом, например, слой бронзы). Недостатки: неравномерная толщина стенки отливки в вертикальном направлении. Применяется для изготовления тел вращения малой протяженности.

б – машины с горизонтальной осью вращения(рис. 36.9)

Рис. 36.9 Изготовление отливки на горизонтальной центробежной машине 1 – металлическая изложница; 2 – опорные ролики; 3 – стержень, формирующий раструб трубы; 4 – разливочный ковш; 5 – жёлоб; 6 – тележка; 7 – образующаяся отливка Процесс изготовления отливки. Металлическая изложница 1закрепляется в опорных роликах 2 и приводится во вращение электродвигателем (рис. 36.9). Для образования раструба трубы в изложницу перед началом работы устанавливается песчаный стержень 3. После того, как электродвигатель приводит изложницу1во вращение (с частотой 150–1200 мин –1), расплавленный металл из разливочного ковша 4 заливается в изложницу по жёлобу 5, установленному на тележке 6. В процессе заливки жёлоб 5синхронно с ковшом 4 перемещается вправо с постоянной скоростью, что обеспечивает получение одинаковой толщины отливаемой трубы 7 по её длине. Изложница вращается до полного затвердевания залитого расплава, после чего отливку извлекают из изложницы. Иногда, для лучшего заполнения полости формы расплавленным металлом, изложницу устанавливают под углом α. В зависимости от жидкотекучести расплавленного металла значение α лежит в диапазонеα= 5-12 град. Машины с горизонтальной осью вращения применяются для получения отливок большой протяженности. Преимущества и недостатки центробежного литья
ЦЛ Центробежное литье Возможность получения пустотелых отливок без применения стержней, получение плотной и мелкозернистой структуры. Высокая стоимость оборудования. При литье в металлические формы из-за быстрого охлаждения уменьшается жидкотекучесть расплава. Из-за низкой податливости формы возможно образование трещин. Возможно возникновение газовой пористости из-за отсутствия достаточной газопроницаемости формы.
5. Литье в кокиль (ЛК) (рис. 36.10) Рис. 36.10. Литье в кокиль 1 – правая полуформа кокиля; 2 – левая полуформа кокиля; 3 – поддон; 4 – металлический стержень; 5 – пульверизатор; 6 – песчаный стержень; 7 – расплав; 8–отливка. Последовательность операций при литье в кокиль: а– нанесение огнеупорного покрытия на рабочие поверхности кокиля и металлического стержня; б– установка песчаного стержня; в– соединение полуформ кокиля и заливка расплава; г– раскрытие кокиля и вытягивание металлического стержня из застывшей отливки: Рабочие поверхности кокиля с вертикальной плоскостью разъёма (рис. 36.10 а), состоящие из правой 1и левой 2 полуформ, поддона 3и металлического стержня 4, предварительно нагревают до температуры 150С и покрывают из пульверизатора 5слоем антипригарного покрытия, которое защищает эти поверхности от резкого нагрева и схватывания с отливкой, а также позволяет регулировать скорость охлаждения расплава для обеспечения высокого качества. Далее на металлический стержень 4 устанавливают песчаный стержень6(рис. 36.10 б), предназначенный для образования расширяющейся части полости отливки. Затем половины кокиля соединяют друг с другом усилием Р (рис. 36.10 в), скрепляют и заливают расплавом7. После затвердевания и охлаждения отливки8(рис. 36.10 г) кокиль раскрывают и вытягивают металлический стержень 4. Освобождённая отливка подаётся на дальнейшие операции очистки и механической обработки.

Дата добавления: 2016-06-05 ; просмотров: 2914 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Сущность способа заключается в заливке расплава в тонкую оболочковую форму, состоящую из двух предварительно скрепленных полуформ; затвердевший и охлажденный металл или сплав воспроизводит конфигурацию модели, по которой изготовлялись полуформы. Изготовление оболочковой формы исключает потребность в опоках, резко снижает расход формовочной смеси, легко механизируется и автоматизируется.

Формовочные смеси, применяемые при литье в оболочковые формы на 92-95% состоят из мелкого кварцевого, магнезитового или циркониевого песка и 4-6% связующего, в качестве которого используют термореактивную смолу фенолформальдегидную (пульвербакелит) или мочевиноформальдегидную (карбамид). Такой состав смеси обеспечивает малую шероховатость поверхности и более высокую точность отливок, чем изготовленных в ПГФ, так как оболочка твердеет на модели и сохраняет ее размеры. Чтобы исключить разделение песка и смолы и устранить пылеобразование в процессе приготовления, в смеси добавляют увлажнители: керосин, спирт, ацетон и др.

Читайте также:  Что можно делать торцовочной пилой

Модельная оснастка состоит из моделей отливок, модельных плит, стержневых ящиков, моделей литниковой системы и механизмов для съема оболочек.
Выбивка и очистка отливок при литье в оболочковые формы нетрудоемки, так как на отливках отсутствует пригар, а литники и прибыли имеют малые размеры. К моменту полной кристаллизации металла отливки смола из смеси выгорает, форма и стержни легко разрушаются, освобождая отливку при выбивке. Отработанную смесь и упрочняющую засыпку регенерируют, освежают и вновь возвращают для изготовления форм.

Литье в оболочковые формы наиболее рационально применять в условиях крупносерийного и массового производства для получения ответственных фасонных мелких и средних отливок толщиной стенок 3-15 мм и массой 0,25-100 кг из различных сплавов.

Процесс является высокомеханизированным и автоматизированным.

Преимуществами литья в оболочковые формы является высокая точность отливок (до 12…13 квалитета), с сравнительно низкой шероховатостью поверхностей 40…2,5 (в результате в 2 раза снижаются припуски на механическую обработку по сравнению с литьем в ПГФ). Повышается производительность труда; снижение брака в 1,5…2 раза. Высокая прочность оболочек позволяет изготовлять их тонкостенными, что значительно снижает расходы формовочных материалов.

Основными недостатками этого вида литья являются сравнительно большая стоимость песчано-смоляных смесей и токсичность смол при их выгорании, что требует применения эффективной вытяжной вентиляции.

Технология литья в металлические формы, технико-экономические показатели.

Кокилем называют металлическую форму заполняемую расплавом под действием гравитационных сил.

Сущность способа заключается в применении многократно используемой металлической литейной формы, которая формирует конфигурацию и свойства отливки. При этом способе литья практически исключается применение, либо расходуется малое количество песчаных смесей для изготовления разовых стержней. Полости в отливках оформляют песчаными, оболочковыми или металлическими стержнями.

По конструкции кокили бывают простыми и сложными, различают неразъемные вытряхные и разъемные с горизонтальным, вертикальным или комбинированным (сложным) разъемом (рис. 3.13).

Изготовляют кокили из серого чугуна (преимущественно), стали, а также из цветных сплавов.

Кокили небольших размеров либо отливают, либо получают обработкой резанием из поковок. Рабочие полости и элементы литниковой системы в последнем случае формируют электрофизической или электрохимической обработкой. Крупные кокили изготовляют литыми.

Разъемные кокили (рис. 3.13 б, в) состоят из двух половин 6, соединяемых центрирующими штырями 10. Для повышения жесткости и предупреждения коробления у кокилей предусматривают ребра жесткости 5, либо делают коробчатые формы. На наружной поверхности кокиля для ускоренного его охлаждения иногда отливают пальцы 8. Внутреннюю полость или отверстие в отливке образуют за счет песчаного 1 или металлического 9 стержня. Металл заливают в литниковую чашу 3, откуда по стояку 4 и питателям 7 он заполняет полость формы 2. Так как металлические стержни неподатливы, то во избежание образования в отливке трещин их удаляют из формы после заливки и образования достаточно прочной корки в отливке, т.е. до начала усадки металла. Если внутренняя полость отливки имеет сложную форму, то металлические стержни делают составными или применяют песчаные. Литниковую систему располагают в полости разъема кокиля. Для удаления воздуха из формы при заливке из формы и повышения газопроницаемости при охлаждении в плоскости разъема по всей высоте кокиля прорезают щели глубиной 0,3-0,5 мм.

Технология изготовления отливок в кокиле включает операции:

· очистка кокиля от старой облицовки;

· нанесение огнеупорного защитного покрытия или покраска рабочей поверхности кокиля;

· сборка формы с установкой стержней;

· выдержка отливки в форме;

· раскрытие и удаление из него отливки.

Очищенный кокиль подогревают до температуры 140-180˚С и с помощью пульверизатора или кисти на рабочие поверхности наносят облицовочные теплозащитные покрытия для предохранения от воздействия высоких температур заливаемого металла, улучшения заполняемости кокиля, облегчения извлечения отливок и др.

Теплозащитные покрытия приготовляют из огнеупорных материалов (пылевидного кварца, молотого шамота, графита, мела и др.) связующего (жидкого стекла и др.) и воды. Облицовка может состоять из нескольких слоев, толщина покрытия 0,3-0,8 мм. Для уменьшения шероховатости поверхности на облицовку наносят краску, имеющую тот же состав, что и облицовка, но более жидкую.

При сборке кокиля в определенной последовательности устанавливают металлические или песчаные стержни, проверяют точность их установки и закрепления, соединяют половинки кокиля с помощью механизма запирания.

Заключительная операция подготовки кокиля – нагрев его до рабочей температуры, значение которой (обычно 150…350˚С) определяется толщиной стенок и размерами, а также задаваемыми свойствами металла отливки.

Заливку металла осуществляют разливочными ковшами или автоматическими заливочными устройствами. После достижения до достаточной прочности отливки при ее затвердевании металлический стержень частично извлекают из отливки, чтобы избежать чрезмерного обжатия его усаживающейся отливкой и возникновения в ней по этой причине трещин. Охлаждают отливки до температуры выбивки, составляющей 0,6-0,8 температуры солидуса сплава.

Читайте также:  Схема подключения регулятора скорости вентилятора

Открывают кокиль, из отливки окончательно удаляют металлический стержень, а затем с помощью толкателей извлекают отливку из кокиля. (Песчаные стержни выбивают из отливок после из извлечения из кокиля). После этого отливки подвергают обрубке – обрезают литники, прибыли и выпоры, очистке и при необходимости – термической обработке. Отливки проходят контроль.

Технологический процесс литья в кокиль дает возможность создавать высокоэффективные автоматизированные литейные комплексы, используют одно- и многопозиционные автоматические кокильные линии изготовления отливок. Этот вид литья применяют в условиях крупносерийного и массового производства для изготовления отливок из чугуна, стали и цветных сплавов с толщиной стенок 3…100 мм массой от десятков граммов до сотен килограммов. Точность отливок соответствует 12…15 квалитетам, а шероховатость поверхности Rа25…2,5 мкм, что снижает припуски на механическую обработку вдвое по сравнению с литьем в ПГФ. Обладая по сравнению с песчано-глинистыми формами более высокой теплопроводностью (

в 60 раз), кокили обеспечивают мелкозернистую структуру отливок, что повышает плотность металла и механические свойства.

Литье в кокиль относится к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам. Оно способствует улучшению условий труда в литейном производстве и уменьшает воздействие на окружающую среду.

К недостаткам кокильного литья следует отнести: высокую стоимость кокиля; трудность получения тонкостенных отливок в связи с быстрым отводом теплоты от расплава металлическим кокилем; чугунные отливки в кокиле получают отбеленными и требуют длительного отжига, что удорожает их производство; опасность образования трещин в отливках из-за неподатливости металлической формы и стержней; сравнительно небольшую стойкость кокиля (небольшое число заливок) при изготовлении в нем стальных и чугунных отливок (табл. ).

Во избежание отбеливания чугунных отливок подбирают химический состав чугуна, обеспечивающий графитизацию в условиях повышенной скорости охлаждения, а также подогревают кокиль перед заливкой до температуры 250-300˚С и до минимума сокращают время выдержки отливок в кокиле.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 173 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Череповецкий Государственный Университет

Институт Педагогики и Психологии

Кафедра: профессионального и технологического образования

Тема: «Способы литья в специальные формы»

1. Литьё в оболочковые формы

2. Литьё по выплавляемым моделям

3. Литьё в кокиль

1. Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы — это способ получения отливок свободной заливкой расплава в оболочковые формы из термореактивных смесей.

Оболочковые формы отличаются высоким комплексом технологических свойств: достаточной прочностью, газопроницаемостью, податливостью, негигроскопичностью. По сравнению с отливками, полученными в песчаных формах, детали, отлитые в оболочковые формы, имеют в 1,5 раза меньший припуск на механическую обработку.

Оболочковые формы изготавливают из формовочных песчано-смоляных смесей с термопластичными или термореактивными связующими смолами. Если смола в смеси находится в порошкообразном состоянии, то такую формовочную смесь называют неплакированной, а если зерна песка покрыты сплошной тонкой пленкой смолы, то смесь будет плакированной. Формовочная смесь содержит наполнитель — мелкозернистый кварцевый песок — 100%: связующее — пульвербакелит (фенолформальдегидная смола с добавками уротропина) – 6 — 7%; увлажнитель (керосин, глицерин) — 0,2 — 0,5%; растворитель (ацетон, этиловый спирт) — до 1,5%.

Размягчение введенной в смесь смолы происходит при 70 — 80 °С, а при 100 — 120 °С она уже плавится, покрывая поверхность зерен песка тонкой клейкой пленкой. Последующий нагрев смолы до 200 — 250 °С вызывает ее необратимое затвердевание и, как следствие, существенное повышение прочности и жесткости оболочковой формы. Оболочковые формы получают с помощью нагретых металлических моделей, изготавливаемых из серого чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Каждая форма состоит из двух соединенных (путем склеивания пульвербакелитом и жидким клеем или с помощью скоб, струбцин) оболочковых полуформ. Толщины оболочек для мелких и среднего размера отливок колеблются соответственно в пределах 8 — 10 и 12 — 15 мм. Технология изготовления оболочек включает в себя следующие операции;

1. Нагрев модельной оснастки до 200 — 250 °С.

2. Нанесение на рабочую поверхность модельной оснастки (пульверизатором) разделительного состава — быстро затвердевающей силиконовой жидкости, образующей при этом разделительную пленку, которая предотвращает прилипание к оснастке формовочной смеси и тем самым упрощает последующее отделение оболочки от модели.

3. Нанесение песчано-смоляной смеси на модельную оснастку одним из следующих способов; путем свободной засыпки поворотного или стационарного бункера, пескодувным методом, путем свободной засыпки с допрессовкой. Указанные способы изготовления оболочковых форм различаются, по существу, лишь приемами нанесения песчано-смоляной смеси на модельную оснастку.

4. Формирование и отверждение оболочки необходимой толщины. Широко применяется насыпной (бункерный) способ формообразования оболочки, основанный на использовании поворотного бункера, для свободной засыпки формовочной смесью модели вместе с модельной плитой (рис. 1.1). Бункер наполняют песчано-смоляной смесью. Нагретая и обработанная разделительным составом модельная плита с моделью закрепляется на приемной рамке поворотного бункера (рис. 1.1, а). Засыпка модели и модельной плиты смесью осуществляется поворотом бункера на 180° (рис. 1.1, б). Для формирования оболочки толщиной 5 — 15 мм плиту выдерживают под смесью в течение 15 — 20 с. При этом смола быстро плавится и затвердевает, образуя полутвердую оболочку. Затем бункер возвращают в исходное положение (рис. 1.1, в). С него снимают модельную плиту с налипшей оболочкой и помещают в печь для доотверждения оболочки (режим окончательного отверждения смолы – 300 — 350 °С, 1 — 3 мин).

Читайте также:  Обратный молоток своими руками чертежи

5. Съем оболочковой полуформы после ее изготовления с модели осуществляется с помощью толкателей (рис. 1.1, г).

Рис. 1.1. Схема изготовления оболочковой формы с помощью поворотного бункера

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.

2. Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) — это процесс получения отливок в неразъемных разовых огнеупорных формах, изготавливаемых с помощью моделей из легкоплавящихся, выжигаемых или растворяемых составов. Используют как оболочковые (керамические), так и монолитные (гипсовые) формы. Таким образом, рабочая полость формы образуется выплавлением, растворением или выжиганием модели. Отливки, полученные методом ЛВМ, мало отличаются (по размерам и форме) от готовой детали. Этим способом можно получать сложные тонкостенные детали (например, охлаждаемые лопатки ГТД, художественные и ювелирные изделия). Литье по выплавляемым моделям осуществляют различными способами заливки: свободной, центробежной, под низким давлением, с использованием направленной кристаллизации.

Модельные составы, применяемые при литье по выплавляемым моделям, должны обладать минимальными значениями усадки и коэффициента термического расширения, иметь высокую жидкотекучесть в вязкопластичном состоянии, хорошо смачиваться керамической или гипсовой суспензией, наносимой на модель, но химически с ней не взаимодействовать, обладать температурой размягчения, превышающей 40 °С. В табл. 1 приведена характеристика основных групп модельных составов.

При использовании широко распространенных воскообразных составов модели изготавливаются из расплавов или паст. Наряду с основными компонентами (парафин, стеарин и т. п., см. табл. 2) эти составы содержат синтетические полимеры (например, полиэтиленовый воск), повышающие теплоустойчивость и прочность моделей. Составы на основе натуральных и синтетических смол (см. табл. 2) по сравнению с составами первой группы обладают большей прочностью и теплоустойчивостью.

Классификации модельных составов

Водорастворимые составы (см. табл. 2) на основе мочевины (карбамида), азотнокислых и других водорастворимых солей имеют малую усадку и плавятся в области температур 129 — 339 °С. Они широко используются для изготовления сложных по форме стержней.

Использование выжигаемых модельных составов упрощает и удешевляет формовку, повышая при этом точность литья, что обусловлено газифицированием (разложением) выжигаемого состава при заливке сплава. Суспензионный полистирол, используемый в выжигаемых составах, обеспечивает теплоустойчивость моделей в процессе ускоренной сушки слоев оболочковых форм при 70—80 °С.

Выплавляемые модельные составы с твердыми наполнителями (табл. 3) в сущности, представляют собой изотропный композиционный материал с пластичной матрицей и распределенными в ней частицами твердого порошка (наполнителя). В данном случае имеется возможность формирования необходимых свойств модельного материала за счет количественного и качественного изменения составов наполнителя и матрицы. Это позволяет использовать указанные модельные составы в производстве литых лопаток газотурбинных двигателей.

Компоненты выплавляемых и эмульсионных модельных составов с твердыми наполнителями

Эмульсионные модельные составы с твердыми наполнителями (см. табл. 3) по ряду технологических (усадка, прочность, чистота поверхности) и коррозионных (взаимодействие с влагой воздуха и этилсиликатным связующим) свойств являются более приоритетными по сравнению с ранее рассмотренными выплавляемыми модельными составами (с твердыми наполнителями).

Технология литья по выплавляемым моделям. Изготовление моделей осуществляется посредством заливки или запрессовки модельного состава в пастообразном (подогретом) состоянии в специальные пресс-формы 1 (рис. 2, а). В частности, литьевой способ получения пенополи-стироловых моделей на специальных термопластавтоматах включает в себя пластификацию нагревом (100 — 220 °С) гранул полистирола, впрыскивания его в пресс-форму с последующим вспениванием и охлаждением модели. Для производства пресс-форм используют как металлические (стали, алюминиевые и свинцово-сурьмянистые сплавы), так и неметаллические (гипс, эпоксидные смолы, формопласт, виксинт, резина, твердые породы дерева) материалы. Пресс-формы, используемые для получения моделей, должны обеспечить им высокие параметры точности размеров и качества поверхности, быть удобными в изготовлении и эксплуатации, а также иметь соответствующий уровню серийности ресурс работы.

Ссылка на основную публикацию