Центробежное литье

Метод применяют для изготовления пустотелых труб, колец, втулок из черных и цветных металлов. Жидкий металл заливают во вращающуюся металлическую полость. Под действием центробежной силы расплавленный металл отбрасывается к стенкам формы и в таком положении затвердевает. Толщина стенок определяется размерами полости формы и количеством заливаемого металла. При вращении вокруг вертикальной оси внутренняя свободная поверхность расплавленного металла принимает очертание параболоида и отливка по высоте получается разностенной. Чем меньше скорость вращения, тем больше разностенность. Практически скорость вращения 600-800 оборотов в минуту. Центробежные машины с горизонтальной осью вращения применяют для получения отливок большой длины при малом диаметре. Скорость вращения 600-1200 оборотов в минуту. Отливки. которые получают этим методом имеют плотную, мелкозернистую структуру и повешенные механические свойства.

Материалы, применяемые для изготовле­ния разовых песчано-глинистых и некоторых других ли­тейных форм и стержней, называют формовочными. В литейном производстве применяют большое количест­во разнообразных формовочных и стержневых смесей, которые должны иметь определенные свойства:

Пластичность — способность легко воспринимать и отчетливо сохранять форму (хорошо формоваться).

Прочность — способность сохранять форму при воз­действии внешних сил (толчки, сотрясения, ударное действие заливаемого металла).

Податливость — способность не препятствовать усадке при охлаждении отливки. Лучшей податливостью обладает крупный окатанный речной песок. Глина ухуд­шает податливость. Для улучшения податливости в формовочные смеси добавляют опилки, торф.

Огнеупорность — способность смеси противостоять местному перегреву от заливаемого в форму металла. Формовочные и стержневые смеси не должны сплав­ляться или размягчаться от соприкосновения с расплав­ленным металлом и пригорать к поверхности отливки. Кварцевый песок и белая глина имеют высокую огне­упорность.

Газопроницаемость — способность смеси хорошо про­пускать пары воды и газы, образующиеся при сопри­косновении горячего металла с влажными формами. Если газопроницаемость смеси недостаточна, то в от­ливках образуются газовые раковины. Хорошая газо­проницаемость — у смеси на крупном речном песке. Глина ухудшает газопроницаемость.

Долговечность —- способность смеси сохранять рабо­чие свойства при повторном использовании.

Главные составные части формовочных смесей — песок, глина (8...12%) и бывшая в употреблении го­релая земля (50...90 %).

Формовочные смеси разделяют на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочная смесь непо­средственно соприкасается с металлом. Толщина слоя зависит от размеров моделей и составляет 20...50 мм. Облицовочная смесь должна обладать всеми вышеперечисленными свойствами. Наполнительные смеси слу­жат для набивки остальной части формы. Они в первую очередь должны быть прочными и газопроницаемыми. Единой смесью набивают всю форму при машинной формовке.

Металл заливают в сырую форму или предваритель­но высушенную. Заливка в сырую форму непосредствен­но после формовки выгодна, однако не всегда возмож­на. Прочность сырых форм для крупного литья недо­статочна, поэтому в данном случае применяют сухие формы. Для формовки в сырую применяют «тощие» смеси, содержащие до 12 % глины.

При изготовлении форм с последующей их сушкой применяют «полужирные» и «жирные» формовочные смеси с 10...20 % глины. Иногда в эти смеси добавля­ют торф или опилки, что увеличивает газопроница­емость и податливость форм.

Высушенные формы для чугунного литья покрывают изнутри формовочными красками, содержащими гра­фит. Для стальных отливок применяют формовочные краски, содержащие порошок кварца.

В последние годы большое распространение получи­ли быстротвердеющие формовочные смеси с жидким стеклом, которые твердеют при продувке их углекислым газом или при выдержке на воздухе.

К стержневым смесям предъявляют более высокие требования, чем к формовочным, в отношении газопро­ницаемости, прочности, податливости и огнеупорности. В процессе заливки форм они находятся в более тяже­лых условиях, испытывая большое термическое и меха­ническое воздействие жидкого металла. Состав стержневых смесей выбирают в зависимости от положения стержней в форме, от их конфигурации и вида залива­емого сплава. Стержни делят на пять классов.

К первому классу относят стержни сложных очерта­ний с очень тонкими сечениями, имеющие небольшое число тонких знаков. Стержневая смесь содержит 100 % кварцевого песка, связующим является А-1 (не­органическая группа). Стержни в форме омываются со всех сторон металлом.

Стержни второго класса имеют массивные части и очень тонкие ребра или выступы, развитые знаки. Зна­чительная поверхность стержней соприкасается с металлом. Стержневая смесь состоит из 97 % кварцевого песка, 3 % глины, связующим служит А-2.

Стержни третьего класса — это различные центро­вые стержни, имеющие конфигурацию средней слож­ности и образующие внутренние необрабатываемые, но' ответственные поверхности в отливках. Смесь состоит из 96...97 °/о кварцевого песка, 3...4 % глины, связую­щего вещества группы А-3.

Для придания смеси достаточной прочности во влаж­ном состоянии в нее вводят сульфитно-спиртовую бар­ду в количестве 2,5...3,5 %.

Стержни четвертого класса имеют несложную кон­фигурацию, образуют внутренние обрабатываемые по­верхности. Стержневая смесь содержит до '40 % отра­ботанной смеси, 56...95 % кварцевого песка, 4...9 °/о глины, 2...3 % сульфитно-спиртовой барды.

Массивные стержни пятого класса образуют боль­шие внутренние полости в крупных отливках. Основным связующим веществом в смесях для таких стержней служит глина (7...10%), так как стержни мало про­греваются и органические материалы в них не сгорают и не разлагаются. В смеси добавляют опилки для уве­личения податливости.

Сведения из теории

Широкое распространение получило литье в песчаные формы. Песчаные формы являются разовыми, так как при извлечении из них отливок разрушаются.

Песчаные формы изготавливают из формовочных песчано-глинистых смесей. Процесс изготовления литейных форм из формовочных смесей называется формовкой. Она бывает ручная и машинная. Рабочую полость литейной формы получают при ее формовке с помощью модельного комплекта.

Модельный комплект:

· модели отливки и элементов литниковой системы;

· модельная плита;

· стержневые ящики;

· шаблоны.

Модель предназначена для образования отпечатка в литейной форме, соответствующего наружной конфигурации и размерам отливки. Модели могут быть цельными и разъемными.

Отверстия и другие внутренние полости в отливках выполняют с помощью стержней, которые помещают в рабочую полость литейной формы перед заливкой металла. Стержни изготавливают из стержневых смесей на песчаной основе.

Литниковая система - система каналов и элементов литейной формы, обеспечивающих подвод расплавленного металла в полость формы, ее заполнение, а также питание отливки при затвердевании.

Литниковая система:

· литниковая чаша;

· стояк;

· шлакоуловитель;

· питатели.

К литниковой системе относят также выпоры (круглый вертикальный канал, предназначенный для вывода газов и всплывающих шлаков из полости формы) и прибыли (заполняемый металлом полости формы, предназначенные для питания массивных частей отливки при затвердевании).

Для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы, а также при транспортировке последней и ее заливки жидким металлом используют опоки.

Опока – жесткая металлическая рама различной конфигурации и размеров согласно ГОСТ 2133-75.

Литейные дефекты разделены на 5 групп:

1. несоответствие по геометрии - 14;

2. дефекты поверхности – 13;

3. несплошности в теле отливки -16;

4. включения – 3;

5. несоответствие по структуре – 4 дефекта.

Несоответствие по геометрии

1) Недолив – образуется вследствие незаполнения полости литейной формы металлом при заливке, возникает как результат недостаточной жидкотекучести или из-за нехватки металла в ковше

2) Спаи и слоистость – пороки отливки в виде трещин, но с округлыми краями (заполнение форм недостаточно жидкотекучим металлом или прерывистой струей)

Дефекты поверхности

1) Газовая шероховатость – сферообразные углубления на поверхности отливки, возникающие вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл-форма.

2) Грубая поверхность – шероховатая поверхность, превышающая параметры допустимого значения. Дефект возникает в случае применения крупнодисперсных формовочных материалов или при слабом уплотнении смеси.

3) Заливы – прилив или выступ на поверхности отливки от внедрения жидкого металла в зазоры по разъему формы, стержней или со стержневым знаком.

4) Засор – формовочный материал, внедрившийся в поверхностный слой отливки вследствие захвата потоком жидкого металла. Причиной может быть осыпавшаяся формовочная смесь.

5) Нарост – выступ произвольной формы, образующийся из загрязненного формовочными материалами металла вследствие местного разрушения литейной формы.

Несплошности в теле отливки

1) Вскип – скопление газовых раковин и наростов, образовавшееся вследствие интенсивного парообразования в местах переувлажнения литейной формы или внедрения газов из стержней.

2) Газовая пористость – мелкие поры, расположенные в теле отливки и образовавшиеся в результате выделения газов при затвердевании металла.

3) Газовая раковина – полость в отливке, образующаяся выделившимися из метала или проникшего в него газами.

4) Песчаная раковина – полость частично или полностью заполненная формовочным материалом.

5) Усадочная пористость – мелкие поры усадочного происхождения, распределенные в теле отливки.

6) Горячая трещина – разрыв или надрыв тела отливки усадочного происхождения, возникающий в интервале температур затвердевания.

Включения

1) Королек – металлический шарик из того же сплава, что и отливка, отдельно застывший и несплавившийся с ней. Возникают в результате разбрызгивания металла при заливке и попадания застывших капелек в полость формы или литниковую систему.

Несоответствие по структуре

1) Ликвация – местные скопления химических элементов или соединений в теле отливки.

2) Флокен – разрыв в теле стальной отливки, проходящей через объемы первичных зерен аустенита и образующийся под воздействием внутренних напряжений и под влиянием растворенного в стали водорода.

Поковки должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по чертежам, утвержденным в установленном порядке, и нормативно-технической документации на конкретную продукцию. Поковки по видам испытаний разделяются на группы, указанные в табл. 1.

Таблица 1

Примечания:

1. Исключено.

2. Поковками, совместно прошедшими термическую обработку в проходных печах, считаются поковки последовательно загружаемые в печь без разрыва.

3. Потребитель имеет право назначать иные сочетания сдаточных характеристик для поковок IV и V групп вместо установленных табл. 1.

4. Разрешается определение твердости поковок V группы производить на образцах для механических испытаний.

Вид, объем, нормы и методы дополнительных испытаний указываются в чертеже поковки или заказе.

Примечание. Группу качества поковок по результатам ультразвукового контроля устанавливают в соответствии с ГОСТ 24507-80.

Исходным материалом для изготовления поковок могут служить слитки, обжатые болванки (блюмсы), кованые или катаные заготовки, а также заготовки с установок непрерывной разливки стали (УНРС) и различные виды проката.

Поковки изготовляются из углеродистой, низколегированной и легированной стали и по химическому составу должны соответствовать требованиям ГОСТ 380-88, ГОСТ 1050-74, ГОСТ 19281-73, ГОСТ 4543-71 и другим действующим стандартам или техническим условиям.

Рекомендуемые марки стали в зависимости от диаметра (толщины) поковок и требуемой категории прочности после окончательной термической обработки приведены в приложении.

Размеры поковок должны учитывать припуски на механическую обработку, допуски на размеры и технологические напуски для поковок, изготовляемых ковкой на прессах по ГОСТ 7062-79, изготовляемых ковкой на молотах по ГОСТ 7829-70 и изготовляемых горячей штамповкой по ГОСТ 7505-74, а также напуски на пробы для контрольных испытаний.

Допускается для поковок массой свыше 100 т, изготовляемых ковкой на прессах, припуски и напуски устанавливать в нормативно-технической документации на конкретную поковку.

По механическим свойствам поковки, поставляемые после окончательной термической обработки, разделяются на категории прочности. Категории прочности, соответствующие им нормы механических свойств, определяемые при испытании на продольных образцах, и нормы твердости приведены в табл. 2.

Нормы твердости для поковок II и III групп и категории прочности для поковок IV и V групп устанавливаются по соглашению изготовителя с потребителем. Марка стали устанавливается по соглашению изготовителя с потребителем и указывается на чертеже детали и поковки.

По согласованию изготовителя с потребителем для поковок IV и V групп могут быть назначены повышенные нормы пластических свойств и ударной вязкости по сравнению с указанными в табл. 2. В этом случае при категории прочности ставится дополнительно буква С (специальные), а на чертеже поковки записываются требуемые характеристики.

При определении механических свойств поковок на поперечных, тангенциальных или радиальных образцах допускается снижение норм механических свойств по сравнению с приведенными втабл. 2 на величины, указанные в табл. 3.

Примеры условных обозначений

Поковки группы I:

Гр. 1 ГОСТ 8479-70.

Поковки группы II (III) с твердостью НВ 143-179:

Гр. II (III) НВ 143-179 ГОСТ 8479-70.

Поковки группы IV (V) с категорией прочности КП 490:

Гр. IV (V) КП 490 ГОСТ 8479-70;

поковки группы IV категорий прочности КП 490, относительным сужением не менее 50%, ударной вязкостью KCU не менее 69 Дж/м²  10⁴ (7 кгс/см²).

Гр. 1V - КП490С -  50 - КСU  69 ГОСТ 8479-70.

Поковки группы IV с категорией прочности КП 490, временным сопротивлением _в не менее 655 МПа, относительным удлинением ₅ не менее 14% и ударной вязкостью KCU не менее 64 Дж/м²  10⁴.

Гр. IV - КП 490 - _в  655 - ₅  14 – KCU  64 ГОСТ 8479-70.

На поверхности поковок не должно быть трещин, заковов, плен, песочин.

На необрабатываемых поверхностях поковок допускаются вмятины от окалины и забоины, а также пологая вырубка или зачистка дефектов при условии, что глубина указанных дефектов не выходит за пределы наименьших допускаемых размеров поковок по ГОСТ 7062-79 или по нормативно-технической документации - для поковок массой свыше 100 т.

На поверхностях поковок, подвергающихся чеканке, дефекты не допускаются.

На обрабатываемых поверхностях поковок допускаются отдельные дефекты без удаления, если глубина их, определяемая контрольной вырубкой или зачисткой, не превышает 75% фактического одностороннего припуска на механическую обработку для поковок, изготовляемых ковкой, и 50% для поковок, изготовляемых штамповкой.

На поковках из углеродистой и низкоуглеродистой стали при глубине поверхностных дефектов, превышающих фактический односторонний припуск на механическую обработку, допускается удаление дефектов пологой вырубкой с последующей заваркой.

Допускаемая глубина заварки должна быть согласована с потребителем.

Поковки не должны иметь флокенов, трещин, усадочной рыхлости, отсутствие которых гарантируется предприятием-изготовителем.

Поковки, в которых обнаружены вышеуказанные дефекты, бракуются, а все остальные поковки данной партии могут быть признаны годными только после индивидуального контроля.

Режим термической обработки устанавливается предприятием-изготовителем.

Поковки подвергаются термической обработке в черновом виде и (или) после предварительной механической обработки (обдирки, рассверловки и др.). Допускается по согласованию изготовителя с потребителем поковки подвергать только предварительной термической обработке. Поковки группы I допускается не подвергать термической обработке.

оковки, прошедшие после термической обработки правку в холодном или подогретом состоянии, должны быть подвергнуты отпуску для снятия внутренних напряжений.

Поковки групп I, II и III могут поставляться без последующего отпуска при гарантии предприятием-изготовителем требуемых свойств после правки.

Поковка стальная штампованная (в дальнейшем - поковка) - изделие, изготовленное горячей объемной штамповкой в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 8479.

Форма поковки - пространственная фигура, определенная номинальными линейными и угловыми размерами.

Масса поковки - весовой параметр поковки, определяемый исходя из ее формы и плотности стали.

Номинальный линейный размер поковки - геометрический параметр, измеряемый в единицах длины и определяемый исходя из номинального линейного размера детали, установленного припуска (черт. 1) и кузнечного напуска.

Номинальный угловой размер поковки - геометрический параметр, измеряемый в угловых единицах и определяемый исходя из номинального углового размера детали.

Действительный размер поковки - фактический размер, полученный измерением с допустимой погрешностью.

Предельные размеры поковки - два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или быть одним из них действительный или номинальный размер.

Допускаемое отклонение размера поковки - алгебраическая величина между предельным и соответствующим номинальным размерами.

Допуск (поле допуска) размера поковки - абсолютная величина разности между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Геометрические параметры поковки (черт. 2 и 3).

Длина (L, l), ширина (В, b), диаметр (D, d), высота и глубина (Н, h) - размеры элементов поковки, получаемых в одной части штампов.

Толщина (Т, t) - высотный размер геометрического элемента поковки, получаемого в обеих частях штампа.

Межосевое расстояние:

А ₁ - размер отрезка прямой, соединяющей два центра и не пересекающей наружный контур поковки (см. черт. 2);

А ₂ - то же, пересекающей наружный контур поковки (см.черт. 3).

Радиус закругления внутреннего угла (R _в) - радиус закругления в сечении вогнутого участка поверхности поковки

Радиус закругления наружного угла (R _н) - радиус закругления в сечении выпуклого участка поверхности поковки (см. черт. 2).

Допуск формы поковки - допустимая величина отклонения формы поковки.

Отклонения формы поковки

Смещение по поверхности разъема штампа (m) - отклонение формы поковки в виде наибольшего линейного переноса по плоскости одной части поковки относительно другой, вычисляемое по формулам:

для штампов с одной поверхностью разъема (черт. 4 а)

для штампов с двумя и более поверхностями разъема (черт. 4 б )

m = a ₂ - a ₁,

где т - величина смещения;

а ₁ - наименьший размер поковки в направлении линейного переноса;

а ₂ - наибольший размер поковки в направлении линейного переноса.

Отклонение от концентричности (с _м) - расстояние от центра глухого или пробитого отверстия до заданных координат центра этого отверстия по чертежу поковки (черт. 4 в).

Отклонение от соосности (е) - угловое отклонение оси отверстия от оси поковки (черт. 4 г), измеряемое в единицах длины.

Остаточный облой (г) - выступ, оставшийся на поковке после обрезки облоя или пробивки отверстия (черт. 5 а).

Срезанная кромка (ф) - кромка поковки, образовавшаяся при обрезке облоя или пробивке отверстия (черт. 5 б).

Заусенец (к) - выступ, образовавшийся на поверхности поковки в непредусматриваемых для размещения облоя местах сочленения частей штампа (зазорах), а также при обрезке облоя и пробивке отверстия и измеряемый по высоте (черт. 6: а - при безоблойной штамповке, б - при штамповке в штампах с разъемными матрицами, в - при обрезке облоя и пробивке отверстия).

След от выталкивателя штампа - местное отклонение положения поверхности поковки под действием выталкивателя штампа.

Изогнутость (Р _и) - отклонение осевой линии поковки от номинального положения в направлении наибольшей длины или ширины поковки (черт. 7 а).

Отклонение от плоскостности - отклонение от плоскости, оцениваемое наибольшим расстоянием от точек действительной поверхности до прилегающей плоскости (см. черт. 7 а).

Допуск плоскостности (Р _а) - наибольшее допускаемое значение отклонения от плоскостности (см. черт. 7 а),

Отклонение от прямолинейности - отклонение от прямолинейности в плоскости, оцениваемое величиной наибольшего расстояния от точек действительного профиля до прилегающей прямой (черт. 7 б).

Допуск прямолинейности (Р_б) - наибольшее допускаемое значение отклонения от прямолинейности.

Рад иальное биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от профиля сечения поковки до его оси.

Допуск радиального биения - наибольшее допускаемое значение радиального биения.

Припуск - слой металла на обрабатываемых частях поверхности поковки, удаляемый при ее механической обработке.

Кузнечный напуск - дополнительный объем металла (слой) на обрабатываемых или необрабатываемых частях поверхности поковки, необходимый для осуществления формоизменяющих операций.

Масса поковки расчетная - установленная величина, используемая при назначении припусков и допусков.

Исходный индекс - условный показатель, учитывающий в обобщенном виде сумму конструктивных характеристик (класс точности, группу стали, степень сложности, конфигурацию поверхности разъема) и массу поковки.

Линейные размеры на чертеже поковки должны быть проставлены от указанных исходных баз механической обработки, согласованных между изготовителем и потребителем (черт. 8). Допуски, установленные настоящим стандартом, распространяются на все номинальные размеры поковки.

Припуски, установленные настоящим стандартом, распространяются на обрабатываемые поверхности поковки.

Допуски, припуски и кузнечные напуски устанавливаются в зависимости от конструктивных характеристик поковки, приведенных в табл. 1, и определяются исходя из шероховатости обработанной поверхности детали, изготовляемой из поковки, а также в зависимости от величины размеров и массы поковки. Для 1-го класса точности Т1 допуски устанавливаются на те функциональные поверхности, которые не подвергаются окончательной обработке.

Расчетная масса поковки определяется как масса подвергаемых деформации поковки (поковок) или ее частей. В массу поковки не входят масса облоя и перемычки пробитого отверстия.

При высадке поковок на горизонтально-ковочных машинах или местной штамповке на молотах и прессах масса поковки включает массу части стержня, зажатого штампами.

Расчетная масса поковки определяется исходя из ее номинальных размеров.

Ориентировочную величину расчетной массы поковки (М _п.р) допускается вычислять по формуле

М _п.р = М _д· K _р,

где М _п.р - расчетная масса поковки, кг;

М _д - масса детали, кг;

K _р - расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии с приложением 3 (табл. 20).

Класс точности поковки устанавливается в зависимости от технологического процесса и оборудования для ее изготовления (см. приложение 1, табл. 19), а также исходя из предъявляемых требований к точности размеров поковки.

Допускаются различные классы точности для разных размеров одной и той же поковки. При этом класс точности определяется по преобладающему числу размеров одного класса точности, предусмотренному чертежом поковки, и согласовывается между изготовителем и потребителем.

Класс точности, группа стали, степень сложности должны быть указаны на чертеже поковки.

Поиск по сайту: