Машинное изготовление форм.

Машинная формовка имеет ряд преимуществ по сравнению с ручной. Она облегчает труд рабочих – формовщиков, повышает их производительность, позволяет получать отливки с более точными и стабильными размерами, уменьшает брак отливок. Последнее обуславливает более равномерным уплотнением смесей в форме, заменой ручного расталкивания моделей вибрацией при их извлечении из формы. Кроме того, машинная формовка обеспечивает лучшее использование площадей цеха, улучшает организацию труда формовщиков, что благотворно сказывается на качестве отливок и технико-экономических показателях работы литейного цеха.

Большинство формовочных машин, несмотря на различия их конструктивных особенностей, механизирует две основные операции по изготовлению литейных форм: уплотнение формовочной смеси и извлечение модели из полуформы. Лишь на отдельных типах машин производится дополнительные операции по механизированному перевороту на 180^о полуформ и сталкивание их на приемный или сборочный рольганг. Классификация формовочных машин строится по трем признакам:

1.По типу привода подразделяется на:

- пневматические,

-гидравлические,

-пневмогидравлические,

-электромагнитные,

-электромеханические – пескометы.

2.. По способу уплотнения смеси в форме

Подразделяются на:

- прессовые,

- вибропрессовые,

- встряхивающие,

- встряхивающе – прессовые

- пескометы.

3. По способу извлечения модели из полуформы

Подразделяются на:

- со штифтовым или рамочным подъемным механизмам,

-с протяжкой модели,

-С поворотом плиты (подъемного стола) или колонны машины на 180^о ,

-с перекидным столом.

В литейных цехах применяют две разновидности машинной формовки:

- раздельное изготовление полуформ на двух формовочных машинах;

-изготовление форм на одной машине.

Литье: виды

Низкие технологические возможности литья в песчаные формы привели к разработке ряда специальных видов литья, наиболее распространенными из которых является:

- литье в кокиль (метал. формы)

-литье под давлением

- литье по выплавляемым моделям.

Литье в кокиль

Литье в кокиль имеет свою особенность – невозможность разрушения формы после заливки, поэтому кокиль проектируется так, чтобы отливку можно было извлечь простым переворачиванием формы или разъемам ее по плоскостям стыка. Это определяет ограничение по форме получаемых отливок: форма должна быть достаточно простой, иметь уклоны для легкого извлечения. Естественно материал формы должен быть достаточно жаростойким. Поэтому кокиля изготовляют из стали (Т_ПЛ= 1559^ОС) или чугуна.

Литье в кокиль ограничено возможностью изготовления крупногабаритных кокилей, обычно масса отливок не превышает 250 кг. Литье в кокиль обладает следующими преимуществами :

-возможность многократного использования формы;

-простота автоматизации процесса;

-низкая себестоимость отливок;

-большая точность получаемых отливок;

-низкая шероховатость поверхности;

-отсутствие в металле отливки неметаллических включений.

Центробежное литье

Заполнение формы жидким металлом определяется его жидкотекучестью и силами действующими на частицы жидкости. При обычных методах литья такие силы создаются за счет гравитационного поля земли (силы тяжести). Однако, в ряде случаев, этих сил недостаточно, чтобы обеспечить проникновения жидкости в тончайшие каналы формы. За счет быстрого вращения форма может создать дополнительные центробежные силы, действующие на расплав, которые могут значительно превышать силы тяжести и обеспечивать заполнение жидкостью тонких элементов формы. В промышленности называется центробежное литье.

Центробежное литье служит для формирования отливки, как, например, при литье: труб, втулок, дискообразных изделий.

Литье в оболочковые формы.

Литье в оболочковые формы появилось как попытка автоматизировать изготовление разрушаемых форм. На нагретую модель, выполненную из металла, насыпается смесь песка с частицами неполимеризованного термореактивного материала. Выдержав эту смесь на поверхности нагретой модели определенное время, получают слой смеси, в котором частицы пластмассы расплавились и полимеризовались, образовав твердую корку (оболочку) на поверхности модели. При переворачивании модели из … лишняя смесь ссыпается приемный резервуар, а корка, с помощью специальных толкателей удаляется с модели. Далее полученные таким образом полуформы (оболочки) соединяются между собой склеиванием опоку и засыпают песком, для обеспечения прочности формы при заливке металла. Так же получают керамические стержни для формирования внутренних полостей отливки.

Литье в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчаные формы имеет существенное преимущество – простоту автоматизации получения формы. Но надо отметить, что литье в оболочковой форме невозможно получать крупногабаритные отливки и изделия особо сложной формы. Литье в оболочковые формы отливают: радиаторы порового отопления ; радиаторы водяного отопления ; детали автомобилей и рода машин , например , коленчатый вал.

Литье по выплавляемым моделям.

Схема литья.

Полученные модели (восковки) собирают в куст на модели литниковой системы, выполненной так же из легкоплавкой смеси парафина со стеорином. Сборка их весьма проста, так как они легко соединяются местным расплавлением контактных зон, что производится местным расплавлением контактных зон, что производиться нагретым ножом (штабелем ) полученная групповая модель погружается в суспензии, состоящую из мелкомолотого кварцевого песка и связующего. На поверхности модели многократным окунанием в суспензию и взвеси песка создается определенной толщины корка (4 – 8 мм ), которая проходит сушку. Извлечение модели из корки производится выплавлением в горячей воде, а остатки парафина удаляют при последующем прокаливании формы. Перед заливкой металла керамические формы устанавливают специальное опоки и засыпают между опокой и формой полость песком. В таком состоянии выполняют прокалку в нагревательной печи непосредственно перед заливкой металлом. Литье по выплавляемым моделям имеет неоспоримое преимущество в виде возможности получения чрезвычайно сложных по форме отливок (например, рабочие и турбинные лопатки для авиационных реактивных двигателей и двигателей для перекачки газа ). Так как форма может быть получена из любой жаропрочной керамики, то нет ограничений по температуре плавления заливаемого металла. Высокая точность и низкая шероховатость получаемых изделий обеспечивается применением тонкодисперсных материалов для изготовления керамической формы. Литье по выплавляемым моделям в основном применяется для отливки: изделия их стали; жаропрочный сплав; детали двигателестроения и ракетостроения; турбин и т.д.

Литье по выплавляемым моделям не позволяет получать крупногабаритные изделия, хотя в художественном литье возможности метода при создании уникальных изделий не ограничены.

Литье под давлением.

Литье под давление наиболее наиболее точный метод, обеспечивающий получение отливок, во многих случаях не требующих дополнительной механической обработки. Литье под давлением осуществляется путём впрыскивания расплавленного металла в форму, где он застывает под давлением от 20 до 1000 атм , что обеспечивает получение низкой пористости металла.

Однако стенки формы подвергаются чрезвычайно высоким тепловым нагрузкам, поэтому в прессформах из сталей отливают таким методом сплавы на основе:

• алюминия

• цинка

• меди

• магния

Литьём под давлением обычно производят:

• металлические детали бытовой техники

• замки

• ручки дверей и окон

• мебельную фурнитуру

• детали автомобилей мотоциклов

• шасси радиоэлектронной аппаратуры и т.д.

Литье по газифицированным моделям.

Технология литья по газифицированным является одной из самых перспективных и развивающихся в настоящее время в технологии литья.

Эту технологию можно отнести к способу литья по выплавляемым моделям, но в отличие от данных сходных способов модель удаляется (газифицируется) не до заливки, а в процессе заливки формы металлом, который вытесняя (замещая) «испаряющуюся модель» из формы, занимает освободившиеся пространство плотности формы.

Основными преимуществами отливок, изготовленных по этой технологии являются следующие:

• высокая точность полученных отливок даже при сложной конфигурации (7-12 класс по ГОСТ 20645-85)

• качество и плотность металла в отливке обеспечивается за счёт частичного вакуумирования процессе литья

• высокое качество поверхности отливок (Rя80) позволяет в некоторых случаях совсем отказаться от механической обработки, которая бы была необходима при другом способе изготовления;

• минимальный припуск на механическую обработку, если она все же необходима;

• полная идентичность отливок в серии.

Области применения литья по газифицированным моделям – это отливки различной серийности, от единичного производства до промышленных серий.

Материалы отливок — это практически все марки грунтов от СЧ15 до ВЧ50, износостойких ИЧХ, Стали — от простых углеродистых сталей 20-45 до высоколегированных, теплостойких и жаропрочных. Бронзы — практически все литейные марки бронз.

Основной развес отливок от 1 до 300 кг. Штучное изготовление - до 1000 кг.

Литье методом вакуумного всасывания.

Сущность литья методом вакуумного всасывания заключается в том, что тонкостенная непрерывно охлаждаемая водой форма — кристаллизатор, связанная вакуум-системой, погружается в ванну с расплавленным металлом.

Вакуумным всасыванием заполняется полость — кристаллизатор, стенки которого благодаря охлаждению водой обеспечивают интенсивную кристаллизацию от стенок к центру.

Требуемая толщина стенки отливки регулируется продолжительность. Выдержки кристаллизатора под вакуумом.

Получение отливок методом вакуумного всасывания осуществляется га специальной установке. Регулирование продолжительности выдержки кристаллизатора под вакуумом возможно с точностью до 0,1 сек. При автоматической установке включения и выключения вакуума.

После сжатия вакуума не успевшая закристаллизоваться часть металла стекает обратно в ванну. Отлитая заготовка выпадает сама за счёт усадки металла и конусности кристаллизатора.

Бронзовые отливки, полученные методом вакуумного всасывания, имеют лучшую структуру и более высокие механические свойства, чем отливки полученные другим способом литья.

Изготовление отливок вакуумным всасыванием успешно применяется, например, при получении заготовок для втулок их цветных металлов. Этим способом устраняется брак по газовым раковинам и пористости.

Непрерывное литье.

Сущность способа состоит в том, что жидкий металл равномерно и непрерывно заливают в охлаждаемую форму — кристаллизатор с одного конца и в виде затвердевшего слитка (кружка, труба, профиля неограниченной длины и требуемого поперечного сечения) затем его вытягивают специальным механизмом с другого конца. С помощью этого способа можно получать отливки из всех известных чёрных и цветных металлов.

Практически все алюминиевые сплавы для передела прокаткой в листы, профили и другого изделия составляют слитки данным методом.

Лекция.

Литейные сплавы и материалы для производства отливок.

План лекций:

1. Общие сведения о литейных сплавах

2. Требования, предъявляемые к литейным сплавам и классификация сплавов.

3. Строение сплавов и понятие о диаграммах состояния.

4. Механические свойства сплавов. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.

5. Чугуны и стали. Назначение отливок из сплавов черных металлов.

6. Механические свойства и назначение отливок из сплавов цветных металлов.

7. Литейные свойства сплавов.

Общие сведения о литейных сплавах.

Сплавы – тела, образовавшиеся в результате затвердевания расплавов, состоящих из двух или нескольких компонентов (химически индивидуальных веществ). Металлические сплавы могут состоятся либо только из метало (например, латунь – сплав меди и цинка), либо из металлов с небольшим содержанием металлов (например, чугун и сталь – сплав железа с углеродом). Неметаллические сплавы состоят из неметаллических веществ, например силикаты естественные (гранит, базальт) и искусственные (стекло, шлаки).

Сплавы широко применяют в различных областях современной техники, так кА они обладают лучшими свойствами, чем чистые металлы, а в ряде случаев и меньшей стоимостью.

В зависимости от свойств компонентов могут образовываться между собой или механическую смесь, или твердые растворы, или химическое соединение.

Некоторые сплавы из тугоплавких металлов и их соединений изготовляются с помощью спекания, например твердые сплавы для металлорежущих инструментов.

Металлические сплавы подразделяют на две группы:

- обрабатываемые давлением;

- литейные.

Сплавы, обрабатываемые давлением, должны обладать хорошей пластичностью, чтобы не разрушаясь, легко изменять совою форму при ковке, штамповке и прокатке. (Эти сплавы далее мы не будем рассматривать).

Литейными называют такие сплавы, которые обладают свойствами, позволяющими успешно получать из них фасонные отливки сложной конфигурации. Чистые металлы, как правило, имеют худшие литейные свойства, чем сплавы, и поэтому сравнительно редко применяются при изготовлении отливок.

Знания важнейших свойств чистых металлов позволяют представить себе возможные свойства того или иного металла. Железо и его сплавы принято называть черными металлами, а все остальные металлы и их сплавы – цветными. Из группы цветных металлов обычно выделяют лишний бериллий, магний и алюминий, называя их легкими металлами. Иногда к ним так же относятся титан.

Металлы, применяют в промышленности, в зависимости от температуры плавления можно разделить на несколько групп. Так, к наиболее легкоплавким относятся литий, олово, висмут, кадмий, свинец и цинк, более тугоплавким – сурьму, магний, алюминий, медь. Ряд металлов, в том числе никель, кобальт, железо и титан, имеют высокую температуру плавления. Особо высокой температурой плавления обладают ниобий, молибден, вольфрам, в результате чего их трудно получать в чистом виде путем плавки. Поэтому для их изготовления приходится применять способы металлокерамики, при которых эти металлы получаются в твердом порошкообразном виде.

По температуре кипения приблизительно определяют потери металла за счет испарения в процессе плавки. В этом отношении в наиболее неблагоприятных условиях находятся такие металлы, как кадмий, цинк, магний.

Значения модуля упругости дают представление о прочности металла. Обычно, чем выше модуль упругости, тем прочнее металл. Пластичность металла определяют по значению относительного удлинения и сужения поперечного сечения образца при испытании металла на растяжение. Высокую прочность в сочетании с хорошей пластичностью имеют титан, медь, железо, никель.

Важной характеристикой металлов и сплавов является их удельная прочность, получаемая делением предела прочности при растяжении на плотность металла. В этом отношении особенно оказываются такие сравнительно легкие металлы, титан и их сплавы. Так для железа наименьшая удельная прочность будет 25/7,87 = 3,2; а для титана 30/4,5 = 6,7, то есть более чем в 2 раза.