I -IV- последовательность технологических операций

Параллельно с изготовлением модели в специальных мешалках готовится огнеупорное покрытие. Оно состоит из связующего и наполнителя в виде пылевидного кварца, шамота, корунда. В качестве связующих используют гидролизованный раствор этилсиликата (смесь эфиров (C₂H₅0)₄Si), жидкое стекло, различные смолы. На модель или блок 1 из нескольких моделей наносят окунанием в ванну 2 несколько (от 5 до 12) слоев огнеупорного покрытия сметанообразной консистенции с обсыпкой каждого слоя сухим песком в кипящем слое (кварцевым на основе SiO₂, электрокорундом Al₂O₃) для прочности.

Нанесенное покрытие сушится при прохождении блока на подвеске движущегося конвейера через камеру воздушной (60 - 90 мин) или воздушно-аммиачной сушки (15 - 20 мин) при температуре 23 - 25 ^оС. После сушки последнего слоя модель из полученной керамической формы выплавляют, растворяют или выжигают, форму прокаливают при температурах 800-950 ^оС.

В процессе прокаливания из формы выжигаются остатки модельного состава и газотворные примеси оболочки, увеличивается газопроницаемость формы, заканчивается процесс образования керамической оболочки. Если толщина керамической формы не превышает 5-6 слоев, то ее заформовывают (рис.5.7,V) для прочности в опоку 4 сухим песком или молотым шамотом. Заливка форм расплавом 5 обычно производится из ковшей.

Если сплавы склонны к пленообразованию, то заливку ведут прямо из печи. Для получения более качественных отливок плавку и заливку расплава производят в вакууме. Для повышения заполняемости форм расплавом используют центробежные с вертикальной осью вращения машины. Залитые формы охлаждаются на заливочных площадках либо на охладительных ветвях конвейера в течение 2 - 5 часов. Формы с сухим наполнителем освобождаются от наполнителя на специальных опрокидывателях. Обрезка и очистка отливок производится также как и при литье в песчаные формы. Для удаления мелких керамических стержней применяют ультразвуковые установки, а также растворение стержней в кислотах.

К преимуществам данного вида литья относятся:

- возможность получения сложных по форме отливок из широкой номенклатуры сплавов с очень высокой точностью (табл.5.1) не требующих дополнительной механической обработки за исключением сопрягаемых поверхностей;

- возможность получения отливок со сложными внутренними полостями, отверстий диаметром до 1 мм, литых резьб и т.п.

Основным недостатком данного вида литья является его сложность, многооперационность, а следовательно, и высокая себестоимость получаемых отливок.

6. Литье в кокиль

Кроме разовых форм из песка и связующих, литейные формы изготавливают также из металла и их называют постоянными или кокилями. Заливка металлФа в литейную форму осуществляется из ковша под действием силы тяжести, затвердевание отливки происходит без дополнительного внешнего воздействия на металл. Кокили изготавливают либо литыми, либо из проката путем механической обработки из серого и высокопрочного чугуна, углеродистых сталей (Ст3, Ст4, Ст5, У8,У10 и др.), легированных сталей (5ХНМ, 30ХГСА, ХН3, 3Х2В8Ф и др.), а также медных сплавов.

Кокили по конструкции разделяются на неразъемные (рис.5.8,а) и разъемные с вертикальной (рис.5.8,б), горизонтальной (рис.5.8,в) и комбинированными (рис.5.8,г) плоскостями разъема. Они могут быть одноместными и многоместными (то есть в одной форме одновременно получают несколько отливок).Внутренние полости отливок при литье в кокиль получают как с помощью постоянных металлических стержней (рис.5.8,б), так и разовых песчаных (рис.5.8,а,б.в). Формы с использованием песчаных стержней называют комбинированными. При литье сложных по конфигурации отливок применяют различные подвижные металлические стержни и вставки. Подвижность нужна для своевременного удаления стержня из отливки во избежание появления в ней трещин при затвердевании металла. Чтобы облегчить извлечение стержня из тела отливки их делают конусными. Если внутренние контуры отливки очень сложные, то стержни делают составными из нескольких частей. Пример такого кокиля представлен на рис.5.9. Стержни для отверстий пальцев поршня имеют гладкую поверхность и удаляются с помощью рычага 5 при нажатии рычажных ручек 6. Металлический стержень, оформляющий внутреннюю полость отливки, состоит из пяти частей (7,8,9,10,11). После затвердевания отливки сначала извлекают стержень 13, затем поочередно извлекают стержни 7,11,9,10.

Число плоскостей разъема и их расположение зависят от конфигурации литой детали и положения отливки при заливке. Спаривание и центрирование разъемных частей кокиля делают с помощью металлических штырей, в одной половинке кокиля находится штырь, а в другой калиброванное отверстие. Разъем кокилей предусматривается ручным и механизированным с помощью механических, пневматических и гидравлических приводов.

Рис.5.8. Конструкции металлических форм (кокилей)

( 1 - кокиль, 2 - стержень)

Технологический процесс кокильного литья требует специальной подготовки кокиля к заливке и включает следующие операции:

- очистку рабочей поверхности кокиля от остатков отработанного покрытия, загрязнений, ржавчины;

- нанесение пульверизатором или кистью на предварительно нагретые рабочие поверхностикокиля защитных покрытий– противопригарных красок(В качестве разовых покрытий используют краски на основе водной суспензии молотого шамота с добавками жидкого стекла, сажи сдобавками жидкого стекла и огнеупорной глины, мела).

- нагрев кокиля до оптимальных температур для повышения заполняемости формы расплавом;

- сборку кокиля, состоящую изпростановки стержней и соединения отдельных частей;

200. заливку расплава в форму;

201. охлаждение отливок до установленной температуры;

202. разборку кокиля с извлечением стержней.

Начинаясзаливкирасплавав формувсетехнологическиеоперациикокильноголитьяаналогичнытаковымпри литье в песчаную форму.

Рис.5.9. Кокиль для отливки «Поршень»

(1- поршень; 2-литник; 3-прибыль; 4-стержень, 5-рычаг; 6-рычажная ручка; 7-11-части стержня; 12-кокиль; 13-центральный стержень)

Литьем в кокиль получают отливки из сплавов на основе меди, алюминия, магния, а также стали и чугуна массой до 2000 кг.

Основными преимуществами метода литья в кокиль являются:

- возможность получения отливок с высоким уровнем механических свойств, обусловленных их мелкозернистой структурой, формирующейся в условиях интенсивного теплообмена, повышенной точности размеров и чистоты поверхности, что позволяет во многих случаях отказаться от дополнительной механической обработки;

- удобства автоматизации производства, возможность обеспечения стабильных условий технологического процесса и низкого уровня брака отливок, что позволяет снизить себестоимость отливок.

Недостатками литья в кокиль являются:

- высокая трудоемкость изготовления металлической формы с высоким качеством поверхностного слоя;

- трудности изготовления отливок сложной конфигурации из-за низкой газопроницаемости и податливости металлической формы при усадке металла.

1. Литье под давлением

Особенность литья под давлением состоит в том, что в металлическую разъемнуюпресс-форму , установленную на машине жидкий металл подается под давлением2 – 10⁷Па со скоростью до 60 м/с. Этот способ позволяет получать сложные по конфигурации отливки, наиболее близкие к размерам готовой детали без механической обработки (или с очень маленькими припусками на механическую обработку 0,3 – 1,0 мм.В настоящее время данным способом получают отливки из легкоплавких сплавовAl,Mg,Zn, а также ограниченно из сплавов на основе Cu,Fe,Ti,Ni для приборостроения, машиностроения, электротехнической, автомобильной, бытовой промышленности.

Литье под давлением осуществляется на специальных машинах,которые конструктивно подразделяются на машины с холодной и горячей камерой прессования.На рис.5.10 дана принципиальная схема работы машин с холодной камерой прессования, расположенной у одних машин горизонтально (а) и вертикально (б). При работемашины жидкий металл с помощью специального тигля или автоматического дозатора заливают в камеру прессования 1 и гидравлическим плунжером2 запрессовывают в пресс-форму3. Пресс-формы изготавливают из двух половин (подвижной 4 и неподвижной 5) с вертикальной или горизонтальной плоскостью разъема. Это обеспечивает быстрое извлечение отливок с помощью толкателей 6, которые крепятся с тыльной стороны подвижной части пресс-формы.

Отливки выталкиваются из пресс-формы и с помощью робота передаются на конвейер идалее на участок обрезки и очистки литья.В настоящее время в России выпускается достаточно большое количество машин литья под давлением с различными усилиями запирания (от 550 до 30000 кН) и прессования (от 13 до 1500 кН).Большинство машин работают в автоматизированном режиме сос редней производительностью от 50 до 180 запрессовок в час. Основные конструктивные элементы машин литья под давлением представлены на рис. 5.11.

Рис.5.10. Схема работы машин литья под давлением с холодной

камерой прессования.

Рис.5.11. Машина литья под давлением марки 71106

Машина состоит из отдельных агрегатов, смонтированных на станине 1. Две половины пресс-формы подвижная и неподвижная крепятся соответственно к неподвижной 9 и подвижной 7 плитам. Перемещение и закрывание пресс-форм производится с помощью гидравлического цилиндра механизма запирания 4 и рычагов 5. Перемещение подвижной плиты происходит по направляющим цилиндрическим колоннам 8. Рабочий цилиндр 10 с поршнем 13 служат для запрессовки жидкого расплава в форму и для удаления пресс-остатка. Поршень 13 приводится в движение гидравлическим прессующим цилиндром 12. Выталкивание отливок происходит при раскрывании пресс-формы с помощью механически подпружиненных выталкивателей, смонтированных на плите 6.На станине крепятся также масляный бак 2, насосная установка с электродвигателем 3, аккумуляторная установка 11.

Машина работает в следующей последовательности: дозатором производится заливка металла в камеру прессования.После нажатия кнопки «Впрыск» происходит медленное перекрытие окна заливки камеры прессования, быстрый впрыск сплава в форму и выдержка отливки в форме под давлением (кристаллизация). Затем срабатывает реле времени и форма раскрывается. В конце хода подвижной плиты механизма запирания происходитвыталкивание отливки механическими толкателями; после чего цикл повторяется.

На рис.5.12показана схема устройства машин с горячей камерой прессования компрессионного (а) и поршневого (б) действия. Машины состоят из обогреваемого металлического тигля 1, металлопровода 2 и пресс-формы 3. При компрессионном литье расплав по металлопроводу подается в пресс-форму посредством сжатого воздуха, подводимого по трубе, который давит наметалл и выдавливает его пресс-форму. После запрессовки порции металла подача воздуха прекращается, отливка извлекается из пресс-формы и цикл повторяется. Припоршневом литьеметалл подается в форму подвижным гидравлическим поршнем.

а, б)

Рис.5.12. Машины литья под давлением с горячей камерой прессования