Мета роботи

ВИВЧЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ВИГОТОВЛЕННЯ ВІДЛИВОК МЕТОДАМИ ЛИТТЯ В ОБОЛОНКОВІ ФОРМИ ТА МЕТАЛІЧНІ ФОРМИ.

Мета роботи

Ознайомитися з технологією виготовлення відливок методами лиття в оболонкові та металічні форми, придбати практичні навички по виготовленню відливок, оцінити якість відливок в порівнянні з відливками, отриманими литтям у піщані форми.

2.2. Оснастка роботи.

1. Стенд поетапного виконання технологічних операцій отримання в оболонкові форми.

2. Лабораторна установка для виготовлення оболонкових форм.

3. Модельна плита у зборі.

4. Металевий ящик для установки готових форм.

5. Стрижневий ящик.

6. Формовочні піщано-смоляна та стрижнева суміші.

7. Металічна форма (кокіль) для отримання відливок.

8. Плавильна електрична піч, відлив очний метал (силумін), інструмент та пристосування для заливки розплавленого металу у кокіль та оболонкову форму.

9. Сушильна шафа на 150ºС.

10. Електропіч з температурою 260-380ºС.

11. Набір еталонів шершавості поверхні литих деталей.

2.3. Загальні відомості.

Усі способи фасонного лиття, окрім лиття у піщано-глинисті форми, звуться спеціальними способами лиття. До них належать лиття по виплавлюваних моделей, в оболонковій формі (лиття у разові форми), в металічні форми (кокіль), на машинах під тиском, відцентрове лиття в постійні форми та др.

Спеціальними методами лиття отримують відливки підвищеної точності, з мінімальним обсягом механічної обробки та з чистою гладкою поверхнею, у ряді випадків, що не вимагають подальшої обробки.

Лиття в оболонкові форми є метод, при якому відливки отримуються в формі, яка складається з двох піщано-смоляних оболонок. Оболонкові форми та стрижні виготовляються з мілкозернистого кварцового піску з добавкою в якості зв’язуючої речовини штучної термоактивної смоли, яка при певній температурі твердіє. Так, при нагріванні до 140-160ºС ця смола розплавлюється, перетворюється у клейку масу та огортає зерна кварцового піску, а при підвищенні температури до 250-300ºС вже через кілька секунд твердіє. Цією властивістю смоли і користуються, щоб отримати тверду оболонку ливарну форму. При підвищенні температури до 600ºС та більше (при заливці металу у форму) смола, не розплавляючись, згорає, утворюючи в оболонкові пори, які при заливці форми металом полегшують вихід газів. Майже завжди застосовується смола ПК-104 (фенолформальдегидна) в якості 6-8% у складі формовочних сумішей та 4-5% - в стрижневих. Для покращення змішуючості смоли з піском та зменшення пилевиділення у склад сумішей додають керосин або рідку суміш, яка складається з 50% розчину рідкого бакеліту у фурфуролі.

Для виготовлення оболонок використовують чавунні модельні плити, на яких влаштовують половинки моделей, моделі ливникової системи, товкачі та фіксатори. Точність зборки верхньої оболонки з нижньої забезпечується влаштованими на плиті виступами-спадинами, тобто на одній плиті виготовляються оболонки з впадинами, а на другій – з виступами.

Наносити суху піщано-смоляну суміш 3 на модельну оснастку можна поворотним бункером 2 (рис 2.1.). На верхню відкриту частину бункера кріплять нагріту до 220-260ºС та оброблену роздільним складом плиту з моделлю 1. Після повороту бункера на 180º піщано-смоляна суміш падає та покриває нагріту модельну оснастку. Для формування оболонки товщиною 8-10 мм модельна оснастка повинна находитися під сумішшю 20-25 с, після чого бункер разом з плитою вертається в вихідне становище, а надлишок формовочної суміші падає на дно бункера. Плиту з моделлю разом з зформованою оболонкою 4 необхідно зняти з бункера, загрузити в електропіч з температурою 260-300ºС та видержати 2-3 хв. Для остаточного затвердження оболонки. Тверду оболонку (півформу) 5 знімають з моделі за допомогою товкачей.

Оболонкові стрижні виготовляють аналогічно процесу отримання півформ. В підігрітий та змазаний стрижневий ящик 6 насипають піщано-смоляну суміш 7 через 15-20с після утворення оболонки висипають незатверділу сипучу суміш. Пустотілий стрижень 8 твердіє при подальшому нагріванні ящика, а потім видаляється з нього.

Оболонкові півформи збирають, склеюють швидкотвердіючим термоактивним клеєм, попередньо влаштувавши в них стрижні. Готові оболонкові форми 9 встановлюють в металічні ящики 10, засипають чавунною дрібню чи піском її, заливають рідким металом та отримують відливку 12. Після затвердіння металу та охолодження відливки оболонкову форму руйнують. Видалення литникової системи та подальше оздоблення відливок 12 виконується звичайними способами.

Метод лиття в оболонковій форми має такі переваги: відливки отримуються з більш точними розмірами, малою шорсткістю поверхні та меншими припусками на механічну обробку – значно зменшується трудоємкість виготовлення відливок (вибивки, очистки та механічної обробки та ін.); скорочуються витрати формовочних та стрижневих матеріалів та кількість металу за рахунок меншим розмірам литникових каналів; знижується брак відливок, особливо по засорам.

Недоліки метода: оболонкова форма – разова; висока вартість формовочної суміші; модельної оснастки та обладнання; виділення шкідливих газів при нагрівання оболонок та заливці металу.

Рис. 2.1. Схема процесу виготовлення відливок методом лиття в оболонкові форми.

Метод лиття в оболонкові форми застосовується для виготовлення зрівняно невеликих відливок з різних сплавів у серійному та масовому виробництвах, коли висока вартість суміші, оснастки та обладнання компенсується зниженням об’єма механічної обробки відливок, підвищенням продукційності праці та ін.. Цим методом виготовляють колінчаті вали автомобільних двигунів з високоміцного чавуна, чавунні ребристі циліндри для мотоциклетних двигунів та багато інших деталей.

Литтям в кокіль зветься такий метод лиття, коли рідкий метал заповнює робочу порожнину металічної форми під дією власної сили ваги.

Звичайно кокіль складається з двох половин та має горизонтальний чи вертикальний (рис 2.2) роз’єм.

Кращим матеріалом для виготовлення кокілів є сірий чавун, який задовольняє важливим вимогам металічної форми – достатньою теплопровідністю, доброю протидією розгару та коробленню. Значно рідше коколі виготовляють з сталі та інколи із кольорових сплавів.

Рис. 2.2. Кокіль в розкритому /а/ та зібраному стані

Стійкість чавунних кокілів при умові правильної експлуатації та в залежності від маси відливок складає число відливок: для алюмінієвих – до 50000. для мідних – 3000-10000, для сталевих і чавунних – 100-5000шт.

Внутрішні порожнини (отвори) в відливках отримуються за рахунок застосування металевих стрижнів. Інколи для утворення більшої складності порожнин в відливках замість металевих стрижнів застосовують піщані. Звичайно кокілі монтуються на кокільні верстати з механічним, пневматичним чи гідравлічним приводом. В цьому випадку одна з половин кокіля – нерухома, а друга – рухається приводом. Відливка за рахунок спеціально зробленому меншому конусу затримується в рухомій половині кокіля та при відкритті останнього видаляється товкачами, які проходять через її стінку. Якщо використовуються металеві стрижні, то вони видаляються з відливки зразу після її затвердіння (до відкриття кокіля) різними механізмами. Оскільки металеві стрижні неподатливі, то в результаті їх розширення при нагріванні вони міцно затискаються в тілі відливки та для витягання їх потрібні значні зусилля, не дивлячись на те, що вони робляться на конусі. Технологічний процес кокільного лиття складається з таких основних операцій: підготовка кокіля до заливки (фарбування, підогрів та закриття), заливка рідкого металу в кокіль (мірним ковшом), охолодження відливки до її затвердіння, видалення з відливки (автоматично за допомогою товкачів), видалення литників та зачистка відливки.

Підготовка кокіля до заливки складається у нанесенні на його робочу поверхню теплоізоляційного шару фарби, яка збільшує термін служби кокіля, вирівнює температурні умови кристалізації різних частин відливки, усуває відбіл при виготовленні чавунних відливок, а також сприймає на себе тепловий удар струменю металу, усуває його зварювання до стінок форми, полегшує видалення відливки з кокіля. Фарбу наносять з пульверизатора на нагрітий до 150-200ºС кокіль. На порожнини, які утворюють ливникову чашу, колектори та особливо прибутки наносять більш товсті шари фарби, чим на порожнину, яка утворює відливку, щоб метал в них застигав в останню чергу живити відливку у процесі її кристалізації, що сприяє усуненню усадочних раковин у відливках. При виробництві відливок з легких сплавів у склад фарб входять: крейда, оксид цинку, тальк, графіт, рідке скло та вода; для мідних сплавів використовують мазут, керосин із сажою чи ацетиленовою колоттю. Після фарбування кокіль знову нагрівається до температури 250-300ºС, оскільки заливка у холодний кокіль може привести до викиду металу.

В порівнянні з литтям у піщано-глинисті форми метод кокільного лиття володіє такими основними перевагами: металічна форма використовується багаторазово; працездатність підвищується у 3-4 рази; краща розмірна точність та менша шорсткість поверхні відливок; менша трудоємність виготовлення відливок та їх наступної механічної обробки (на 40-60%); більш висока щільність та механічні властивості відливок високої швидкості охолодження; усувається застосування формовочних та зводиться до мінімуму використання стрижневих сумішей, та, отже, потреба в обладнанні для їх виготовлення; знижується брак відливок (по засорам, пригару, геометрії та іншим видам) приблизно на 30-40%; менша собівартість відливок (на 25-30%); кращі санітарно-гігієнічні умови праці.

До недоліків кокільного виробництва відносяться: значна собівартість кокілів, особливо для виробництва фасонних відливок зі складними зовнішніми та внутрішніми зарисами; складність отримання складних фасонних, особливо тонкостінних відливок з-за ускладненої усадки металу, яка приводить до утворювання тріщин: складність отримання відливок з сірого чавуна, особливо тонкостінних, без відбіленого погано обробленого поверхневого шару.

Галузь застосування кокільного лиття дуже широка, особливо для виготовлення відливок із алюмінієвих, магнієвих та мідних сплавів. В крупномаштабному та масовому виробництвах застосовують механізовані та автоматизовані кокільні ливарні машини.

Поиск по сайту: