7.Литье. Классификация способов литья. Суть технологического процесса. Область применения.

Литейное производство:

Сущность процесса литья состоит в том, что расплавленный металл или сплав заливают в специальные формы. После застывания металл приобретает размеры и очертания, близкие к форме, в которую был залит.

Усадка — изменение линейных размеров и объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое. Линейная усадка обычно сопровождается образованием трещин на поверхности металла, а объемная усадка при­водит к возникновению внутренних раковин. Величина усадки зависит от химического состава сплава, скорости его охлаждения в форме и температуры заливаемого ме­талла.

Ликвация — неоднородность химического состава в отдельных частях отливки (зональная ликвация) и в от­дельных кристаллитах сплава (внутрикристаллитная лик­вация).

Газопоглощаемость - способность сплава в жидком состоянии растворять газы (водород, кислород, азот, оксид углерода). При незначительной газопоглощаемости отливка будет плотной без внутренних пустот и газовых пузырей.

Литье в земляные формы:

Сначала по чертежу изготовляют модель деревянную разъемную. Размеры модели делают больше размеров отливки на величину линейной усадки плюс припуск на механическую обработку. Литейные формы изготовляют из формовочной смеси, состоящей из песка, глины, камнеугольной пыли и других добавок. Формовочная смесь должна быть пластичной, огнеупорной, газопроницаемой. Процесс формовки заключается в следующем. Одну половину модели устанавливают на подмодельную доску. На эту же доску ставят раму-опоку, засыпают ее формовочной смесью и утрамбовывают. Затем раму поворачивают так, чтобы модель оказалась вверху. На заформованную половину модели накладывают ее вторую половину и формуют верхнюю опоку. Одновременно устанавливают модель шлакоуловителя, литника и выпора.

После разъема опок в верхней опоке прорезают канал шлакоуловителя, а в нижней-канал питателя и удаляют модель.

В полость формы помещают стержень, от которого в отливке образуется отверстие. Споки складывают и скрепляют между собой. В подготовленную форму заливают жидкий металл. После того как отливка остывает, ее выбивают из формы, обрубают литники и выпоры. Отливку очищают струей песка и подвергают дальнейшей обработке.

Несмотря на широкое применение литья в земляные формы, этот технологический процесс имеет недостатки: размеры отливок недостаточно точны, отливки имеют большие припуски, поверхность отливок грубая и шероховатая.

Лить в кокиль:

При массовом изготовлении деталей методом литья применяют постоянные формы из металла - кокиля.

Кокильное литье — процесс производства отливок в коки­лях, т, е. в металлических формах, изготовленных из чугуна (обыкновенного и модифицированного) или стали. В них можно получать большое количество одинаковых отливок и использо­вать их многократно благодаря прочности и хорошей теплопро­водности металла кокилей. Эти формы разъемные, при необходимости перед заливкой в них устанавливают стержни. При кокильном литье не требуется формовочная смесь, кокиль выдерживает до 700 отливок, уменьшается припуск на обработку, поверхность отливок получается чистой, улучшаются условия работы и в 3...4 раза повышается производительность труда..

Для изготовления отливок простого контура форма может быть цельной, а для отливок сложных очертаний — разъемной. Обычно кокиль делается из двух частей с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема в зависимости от конфигурации и размеров отливки. В практике чаще применяются кокили с вертикальными плоскостями разъема (рис. 11).

При закрывании (соединении направляющими штырями 2 и скреплении) обеих частей кокиля 1 и 3 внутри формы образуется полость 6, контур которой соответствует конфигурации полу­чаемой отливки. При необходимости в полость формы закла­дываются стержни 4, приготовленные из стержневой смеси (для чугунных и стальных отливок) или металлов (для отливок из цветных сплавов).

3) Перед заливкой жидкого металла кокиль подогревается до температуры 200—300°, а внутренние (рабочие) поверхно­сти полости формы покрываются огнеупорными защитными обмазками, которые замедляют охлаждение залитого в кокиль металла.

В образованную полость кокиля из разливочного ковша че­рез литниковую систему 5 заливается расплавленный металл, который охлаждается и застывает. Кокиль раскрывается, и из него удаляется отливка.

Закрывание и раскрывание частей кокиля, а также удаление отливки выполняются машинами, на которых устанавливаются металлические формы.

4) Кокильное литье по сравнению с литьем в земляные фор­мы отличается рядом преимуществ: отливка имеет более точные размеры, чистую поверхность, мелкозернистую структуру, луч­шие механические свойства. При кокильном литье уменьшаются потери на брак, стоимость отливок снижается, значительно улуч­шаются санитарно-гигиенические условия труда.

Наряду с этим кокильное литье имеет недостатки: приготов­ленные формы отличаются низкой газопроницаемостью и подат­ливостью; затрудняется получение отливок со сложными очер­таниями и переходами, так как в этих местах могут образовать­ся трещины и раковины; возникает опасность отбела чугунной отливки. В кокилях невозможно отливать детали сложной формы и больших размеров.

Литье в оболочечные формы:

1) Этот способ литья состоит в том, что жидкий металл заливается в оболочковые или корковые формы. Они представ­ляют собой тонкостенные оболочки достаточной прочности.

Для приготовления оболочковых форм и стержней исполь­зуется песчано-смоляная смесь, состоящая из просушенного мелкого кварцевого песка, смешанного с порошком специально обработанной фенольной термореактивной смолы. Этот порош

при нагреве расплавляется, а при температуре свыше 160° С за­твердевает.

2) Оболочковая форма получается так. На подмодельную плиту устанавливается металлическая модель, нагретая пред­варительно до 200—300° С (рис. 15, а). Плита крепится к бун­керу (рис. 15, б), затем бункер поворачивается (рис. 15, в) и модель покрывается песчано-смоляной смесью. Соприкасаясь с нагретой моделью, смесь плавится, растекается по модели, за­твердевает и образует полутвердую тонкостенную корку (обо­лочку) толщиной 6—8 мм. Толщина получающейся оболочки зависит от температуры нагрева модели и времени выдержива­ния смеси на ней.

3) Бункер снова поворачивается (рис. 15, г), модель, покры­тая полутвердой оболочкой, снимается и просушивается в печи (рис. 15, д) при температуре 300—350° С в течение 1—3 мин. Образовавшаяся оболочка окончательно затвердевает и с по­мощью выталкивающего механизма снимается с модели (рис.

15, е). Получается твердая оболочковая полуформа. Точно так же приготавливается вторая полуформа.

4) Обе полуформы собираются в одну оболочковую форму. Полости спаренных полуформ совмещаются благодаря высту­пам и впадинам, имеющимся на соединяемых плоскостях обо­лочек. Форма укладывается в опоку и засыпается сухим пес­ком. При необходимости в форму устанавливают стержни. По литниковой системе заливается жидкий металл (чугун или цветной металл). После охлаждения форма легко разрушается, и отливка освобождается.

5) Литье в оболочковые формы имеет ряд преимуществ по сравнению с литьем в песчаные формы. Отливка, полученная в оболочковой форме, имеет более точные размеры и чистые по­верхности, малые припуски на дальнейшую механическую об­работку, а в ряде случаев механическая обработка вообще не требуется. Уменьшается также расход формовочных материа­лов, снижается трудоемкость обрубки и очистки полученного литья.

Литье в оболочковые формы применяется в массовом и крупносерийном производстве для изготовления сложных и от­ветственных фасонных отливок.

Центробежное литье:применяют для изготовления втулок, вкладышей подшипников, труб и других изделий. Сущность этого способа состоит в том, что в металлическую форму заливают жидкий металл и приводят ее во вращение. Под действием центробежной силы металл растекается ровным слоем по окружности формы на всю длину. Отливка получается плотной, без литейных дефектов.

Для изготовления мелких деталей из металлов и сплавов, трудно поддающихся механической обработке, применяют точное литье по выплавляемым моделям из парафина и стеарина. Модели собирают в блоки, присоединяя их к общему восковому литнику. Собранный блок опускают в облицовочный жидкий состав, состоящий из огнеупорной основы (кварцевая мука и связующий раствор), жидкого стекла или этилсиликата. Затем модель посыпают корундовым или кварцевым песком. Операции повторяют 2..3 раза. Подготовленный блок моделей высушивают на воздухе, после чего заформовывают в опоке и прогревают до 120...170°С. При этом модели из парафина и стеарина выплавляются, образуя в форме полости, соответствующие очертаниям отливки. После прокаливания при температуре 800...850°С форма подготовлена для заливки металлом. Полученную форму часто используют для центробежного литья.