Литье песчано-глинистые формы

Литье песчано-глинистые формы является наиболее распространенным и отно­сительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, ли­бо в специальных ящиках-опоках по моделям.

Литье в песчано-глинистые формы имеет свои преимущества. К ним следует отнести: масса отливки может достигать величины сотен тонн (станины станков), размеров от нескольких миллиметров до десятков метров, может изготовляться любой конфигурации и из любых литейных сплавов. Этим способом изготовляется подавляющая часть отливок в машиностроении.

Для изготовления литейной формы служит формовочная смесь, представляющая собой многокомпонентную систему, состав которой определяется типом и массой отливки и природой металла. Основными компонентами формовочной смеси являются кварцевий писок и формовочная глина. Глина является связующим и при оптимальном содержании воды (4-5 %) придает формовочной смеси необходимую прочность и пластичность. Песок увеличивает пористость и, следовательно, газопроницаемость формовочной смеси. Кроме того, в формовочную смесь вводят противопригарные добавки (каменноугольную пыль, графит), защитные присадочные материалы (борную кислоту, серный цвет) и другие ингредиенты. Для изготовления стержней изпользуют стержневые смеси, состоящие из кварцевого песка и самотвердеющихся неорганических (жидкое стекло с добавкой 10 % раствора NaOH) или органических связующих.

Заливка литейных форм – процесс заполнения полости литейной формы расплавленным металлом из ковша. Ковш с расплавленным металлом от плавильных печей к месту разливки перевозят мостовым краном или по монорельсовому пути.

Важное значение при заливке форм имеет выбор температуры заливки расплавленного металла. При повышенной температуре за­ливки возрастает жидкотекучесть металла, улучшается питание от­ливок, но горячий металл более газонасыщен, сильнее окисляется, вызывает пригар на поверхности отливки. В то время как низкая температура заливки увеличивает опасность незаполнения полости формы, захвата воздуха, ухудшается питание отливки. Температуру заливки сплавов целесообразно назначать на 100—150 °С выше тем­пературы ликвидуса. Автоматизация заливки литейных форм обеспечивает высокую точность дозировки металла, облегчает труд заливщика, повышает производительность труда.

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продол­жается до температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме несколько минут, а толстостенные (массой 50 – 60 тон) – в течение нескольких суток и даже недель. Для сокра­щения продолжительности охлаждения отливок, особенно массивных, используют различные методы принудительного охлаждения: формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или трубы, по которым пропускают воздух или воду и другие. При этом каче­ство отливок не ухудшается.

Выбивка отливок – процесс удаления затвердевших и охлаж­денных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку отливок осущест­вляют на различных выбивных установках

Литники от чу­гунных отливок отбивают молотками сразу же после выбивки из форм перед удалением стержней. Литники и прибыли от стальных отливок отрезают газовой или плазменной резкой. Ленточные и дисковые пилы используют для обрубки отливок из алюминиевых, магниевых, медных сплавов. После обрубки отливки зачищают, удаляя мелкие за­ливы, остатки прибылей, выпоров и литников. Зачистку выполняют маятниковыми и стационарными шлифовальными кругами, пневмати­ческими зубилами, газоплазменной обработкой и другими способами.

Очистка отливок – процесс удаления пригара, остатков формовоч­ной и стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отли­вок. Ее осуществляют в галтовочных барабанах периодического или не­прерывного действия, в гидропескоструйных и дробеметных камерах, химической или электрохимической обработкой и другими способами.

Контроль отливок прежде всего осуществляют визуально для выявлениябракаили отливок, подлежащих исправлению. Правильность конфигурации и размеров проверяют разметкой, плотность металла отливки – гидравлическими испытаниями под давлением воды до 200 МПа. Внутренние дефекты выявляют в специализиро­ванных лабораториях.

Газовую и электрическую сварку применяют для исправления дефектовнанеобрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины). Де­фекты в чугунных отливках заваривают с использованием чугунных электродов и присадочных прутков, в стальных отливках – электродами соответствующего состава. Чугунные отливки перед заваркой нагревают до температуры 350 – 600°С,а после заварки их медленно охлаждают до температуры окружающей среды. Для лучшей обрабатываемости отливки подвергают отжигу.

Литье в песчано-глинистые формы – наиболее простой и распространенный способ получения литых заготовок. Недостатки такого литья – большые припуски на механическую обработку, низкая производительность и плохие санитарно-гигиенические условия труда.

ля приготовления смесей используются природные и искусственные материалы.

^ Песок – основной компонент формовочных и стержневых смесей. Обычно используется кварцевый или цирконовый песок из кремнезема

Глина является связующим веществом, обеспечивающим прочность и пластичность, обладающим термической устойчивостью. Широко применяют бентонитовые или каолиновые глины.

Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливок используют противопригарные материалы: для сырых форм – припылы; для сухих форм – краски.

В качестве припылов используют: для чугунных отливок – смесь оксида магния, древесного угля, порошкообразного графита; для стальных отливок – смесь оксида магния и огнеупорной глины, пылевидный кварц.

Противопригарные краски представляют собой водные суспензии этих материалов с добавками связующих.

Смеси должны обладать рядом свойств.

Прочность – способность смеси обеспечивать сохранность формы без разрушения при изготовлении и эксплуатации.

^ Поверхностная прочность (осыпаемость) – сопротивление истирающему действию струи металла при заливке,

Пластичность – способность воспринимать очертание модели и сохранять полученную форму,

Податливость – способность смеси сокращаться в объеме под действием усадки сплава.

Текучесть – способность смеси обтекать модели при формовке, заполнять полость стержневого ящика.

^ Термохимическая устойчивость или непригарность – способность выдерживать высокую температуру сплава без оплавления или химического с ним взаимодействия.

Негигроскопичность– способность после сушки не поглощать влагу из воздуха.

Долговечность – способность сохранять свои свойства при многократном использовании.

По характеру использования различают облицовочные, наполнительные и единые смеси.

Облицовочная– используется для изготовления рабочего слоя формы. Содержит повышенное количество исходных формовочных материалов и имеет высокие физико-механические свойства.

Наполнительная – используется для наполнения формы после нанесения на модель облицовочной смеси. Приготавливается путем переработки оборотной смеси с малым количеством исходных формовочных материалов.

Облицовочная и наполнительная смеси необходимы для изготовления крупных и сложных отливок.

Единая – применяется одновременно в качестве облицовочной и наполнительной. Используют при машинной формовке и на автоматических линиях в серийном и массовом производстве. Изготавливается из наиболее огнеупорных песков и глин с наибольшей связующей способностью для обеспечения долговечности.

^ Приготовление формовочных смесей

Сначала подготавливают песок, глину и другие исходные материалы. Песок сушат и просеивают. Глину сушат, размельчают, размалывают в шаровых мельницах или бегунах и просеивают. Аналогично получают угольный порошок.

Подготавливают оборотную смесь. Оборотную смесь после выбивки из опок разминают на гладких валках, очищают от металлических частиц в магнитном сепараторе и просеивают.

Приготовление формовочной смеси включает несколько операций: перемешивание компонентов смеси, увлажнение и разрыхление.

Перемешивание осуществляется в смесителях-бегунах с вертикальными или горизонтальными катками. Песок, глину, воду и другие составляющие загружают при помощи дозатора, перемешивание осуществляется под действием катков и плужков, подающих смесь под катки.

Готовая смесь выдерживается в бункерах-отстойниках в течение 2…5 часов, для распределения влаги и образования водных оболочек вокруг глинистых частиц.

Готовую смесь разрыхляют в специальных устройствах и подают на формовку.

^ Стержневая смесь

Стержневые смеси соответствуют условиям технологического процесса изготовления литейных стержней, которые испытывают тепловые и механические воздействия. Они должны иметь боле высокие огнеупорность, газопроницаемость, податливость, легко выбиваться из отливки.

Огнеупорность – способность смеси и формы сопротивляться растяжению или расплавлению под действием температуры расплавленного металла.

Газопроницаемость – способность смеси пропускать через себя газы (песок способствует ее повышению).

В зависимости от способа изготовления стержней смеси разделяют: на смеси с отвердением стержней тепловой сушкой в нагреваемой оснастке; жидкие самотвердеющие; жидкие холоднотвердеющие смеси на синтетических смолах; жидкостекольные смеси, отверждаемые углекислым газом.

Приготовление стержневых смесей осуществляется перемешиванием компонентов в течение 5…12 минут с последующим выстаиванием в бункерах.

В современном литейном производстве изготовление смесей осуществляется на автоматических участках.

Источник

Литье в песчано-глинистые формы

2.1. Сущность литейного производства

Производство литых изделий известно с глубокой древности. В Китае, Индии, Вавилоне, Египте, Греции, Риме отливали предметы вооружения, религиозного культа, искусства, домашнего обихода. В XIII–XV веках Византия, Венеция, Генуя, Флоренция славились литыми изделиями.

Рис. 1.9. Царь-пушка Рис. 1.10. Царь-колокол Рис. 1.11. Скульптуры Аничкова моста

Литейное производство — отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию литейного производства (заготовку или деталь) называют отливкой.

Методом литья изготавливают блоки двигателей, головки цилиндров, поршни и поршневые кольца, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков и прокатных станов, турбинные лопатки, гусеничные траки, ковши экскаваторов и другие детали, которые затруднительно или невозможно получить другими методами обработки металлов (в частности, давлением и резанием).

Технология литья позволяет:

1) получать изделия сложной формы и различных размеров (блоки цилиндров ДВС, станины металлорежущих станков, фасонное художественное литье);

2) изготавливать изделия с минимальными припусками на обработку (детали фотоаппаратов, поршни ДВС). При этом коэффициент использования металла (КИМ) составляет не менее 70 %, а при литье под давлением — 95 %;

3) изготавливать изделия из сплавов с низкой пластичностью и низкой обрабатываемостью резанием (ковши экскаваторов, траки и т. д.).

Для изготовления отливок применяют литье в песчаноглинистые формы и специальные способы (литье по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в кокиль, под давлением, центробежное литье и др.).

При выборе способа литья учитывают объем производства, требования к геометрической форме изделия и чистоте поверхности, химический состав заливаемого металла, форму отливки, экономические соображения и другие факторы.

Независимо от способа литья во всех случаях для получения отливки нужна литейная форма. Литейная форма представляет собой конструкцию, состоящую из элементов, образующих рабочую

полость, заполнение которой расплавом обеспечивает получение отливки заданных размеров и конфигурации.

При изготовлении отливок литейная форма является основным инструментом. Форма обеспечивает, во-первых, необходимую конфигурацию и размеры отливки, во-вторых, заданную точность и качество ее поверхности, в-третьих, определенную скорость охлаждения залитого металла, способствующую формированию требуемой структуры и соответствующих свойств отливки.

Литейные формы подразделяют по количеству заливок на разовые и многократные, по материалу — па песчаные, песчаноцементные, гипсовые, металлические, из высокоогнеупорных материалов и др.

Основными операциями технологического процесса изготовления отливок являются: изготовление литейной формы, плавка металла и заливка в форму, извлечение отливок из формы.

2.2. Литейная оснастка для изготовления песчано-глинистой формы

Первые литейные формы делали из камня и глины, и только в конце XVIII в. их начали изготавливать из специально приготовленной увлажненной смеси песка и глины, так называемые песчано-глинистые формы (ПГФ). В настоящее время около 80 % отли вок изготавливают в ПГФ.

Основным видом ПГФ является закрытая литейная форма, в которой отливка со всех сторон ограничена полостью формы. Такая форма пригодна для изготовления только одной отливки. При выемке (выбивке) готовой детали форму разрушают, извлекают деталь, отрезают элементы литниковой системы, очищают поверхность от остатков формовочного материала и направляют на механическую обработку.

Для изготовления ПГФ используется литейная оснастка. Литейная оснастка — комплекс приспособлений, используемых для изготовления форм. Совокупность технологической оснастки и приспособлений, необходимых для изготовления полости в ПГФ, называется модельным комплектом. В модельный комплект входят: модели отливки и элементов литниковой системы, модельные и сушильные плиты, стержневые ящики, формующие, контрольные и сборочные шаблоны для конкретной отливки. Существует также понятие «формовочный комплект», под которым подразумевается полный комплект оснастки, используемый для получения ПГФ. В него дополнительно входят (наряду с приспособлениями модельного комплекта) необходимые для изготовления форм опоки, дополнительные рамки, штыри, скобы и т. д. Литейная модель — приспособление (рис. 1.12), предназначенное для получения полостей в литейной форме, соответствующих наружной конфигурации отливки.

Рис. 1.12. Литейная модель:

Модель имеет ряд отличий от отливки.

1. Размеры модели делают больше, чем соответствующие размеры отливки с учетом линейной усадки сплава (для углеродистых сталей составляет 2,0. 2,5 %, для чугуна — 0,8. 1,2 %, для медных сплавов — 1,0. 1,5 % и для алюминиевых — 0,9. 1,2 %) и припусков на последующую механическую обработку. Припуск зависит от размера отливки и вида сплава. Так, для мелкого чугунного литья припуск составляет 0,7. 5 мм на сторону.

2. Модель изготавливают со стержневыми знаками 1. Знаки на модели образуют в форме дополнительные полости, в которые помещают знаковые части стержня.

3. Вертикальные стенки модели делают с уклонами 0,5. 3,0°

для того, чтобы при извлечении модели форма не разрушалась.

4. Сопряжения стенок в модели должны быть плавными и без острых углов. Скругление внутренних углов называется галтелью, наружных — закруглением (R = 1/5. 1/3 от средней арифметической толщины стенок).

Модели изготавливают из дерева, металла или пластмассы. Выбор материала модели и степень точности ее изготовления зависит от серийности производства. Отливки в единичном производстве, как правило, изготавливают по деревянным моделям, а в серийном и массовом — по металлическим.

Стержневой ящик (рис. 1.13) — приспособление, имеющее рабочую полость для получения стержней нужных размеров и очертаний.

Рис. 1.13. Стержневой ящик

Стержень — приспособление (рис. 1.14), служащее для формирования отверстий и полостей внутри отливок. Стержневые ящики тоже имеют литейные уклоны. При выборе их размеров учитывают величину усадки сплава и, если требуется, припуски на механическую обработку, а конфигурация предусматривает формирование стержневых знаков. Стержневые ящики делают из тех же материалов, что и модели. По конструкции стержневые ящики могут быть неразъемными (вытряхиваемыми) и разъемными, которые подразделяются на ящики с вертикальными и горизонтальными разъемами.

Изготовление форм по модели производится с помощью специальных рамок, называемых опоками (рис. 1.15). Опоки (верхняя 1 и нижняя 5) являются своеобразным остовом формы, предохраняющим ее от разрушения при изготовлении, сборке, транспортировке и заливке. Центровка опок при изготовлении и сборке формы производится при помощи штырей 4, укрепленных в ушках 3. Каждая половина модели заформовывается в отдельной опоке. После извлечения моделей в нижнюю опоку устанавливаются стержни 2, а затем на нее — верхняя опока. В зависимости от размеров и массы опок они делятся на ручные и крановые. К ручным относят опоки, масса которых вместе с уплотненной формовочной смесью не превышает 50 кг.

Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему. Литниковая система — совокупность каналов и резервуаров, по которым расплавленный металл поступает из разливочного ковша в полость литейной формы. В модельный комплект входят модели элементов литниковой системы. Основными элементами литниковой системы являются литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, питатели (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Отливка с элементами литниковой системы: 1 — литниковая чаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель; 4 — питатель; 5 — выпоры

Чаша 1 уменьшает размывающее действие струи расплавленного металла и задерживает всплывающий шлак.

Стояк 2 — вертикальный, круглый сужающийся канал,куда направляется жидкий металл из литниковой чаши.

Шлакоуловитель 3 — горизонтальный канал трапециевид-ного сечения, который служит для задержания шлака и соединяет стояк с питателем.

Питатель 4 — горизонтальные каналы (может быть один или несколько) в нижней полуформе, соединяющие шлакоуловитель с полостью литейной формы.

Для выхода из формы воздуха и всплывающих неметаллических включений на верхних частях формы для средних и крупных отливок делают выпоры 5 (вертикальные каналы, расширяющиеся к верху).

Для получения отливок без усадочных раковин, которые могут образовываться из-за уменьшения объема металла при его затвердевании, у массивных частей отливки, где усадка проявляется наиболее активно, предусматривают специальные дополнительные полости, заполняемые жидким металлом в процессе заливки и называемые прибылями. Прибыли осуществляют постоянную дополнительную подпитку жидким металлом полость формы. В них металл кристаллизуется в последнюю очередь.

Литниковые системы в зависимости от формы и размеров отливки, состава и свойств литейного сплава имеют различное устройство (металл в полость литейной формы можно подводить сверху, сбоку или снизу). Таким образом, типы литниковых систем могут быть следующими: верхняя, нижняя (сифонная), ярусная (боковая).

Для лучшего задержания шлаковых включений в литниковые чаши дополнительно могут устанавливаться фильтры.

2.3. Формовочные и стержневые смеси

Исходными материалами для изготовления форм и стержней являются соответственно формовочные и стержневые смеси. Из формовочных смесей изготавливают формы, из стержневых — стержни. Смеси приготавливают из материалов, которые состоят из песка, глины и других добавок. Кроме исходных материалов для приготовления смесей широко используют оборотные (бывшие в употреблении) смеси.

Песок — основной исходный материал для всех формовочных и стержневых смесей. Наиболее часто применяют кварцевый песок, основой которого является SiO ₂ (t_пл = 1713 °С). Реже в формовочных смесях применяют цирконовый песок — Zr О₂·SiО₂, (t_пл = 2 000 °C), хромит — хромистый железняк Fe ₂О₃·Cr₂О₃ (t_пл = 1 850 °C) и другие материалы. Они превосходят кварцевый песок по термохимической устойчивости и теплопроводности, но более дороги и используются в особо ответственных случаях (например, для получения крупных стальных отливок).

Для получения отливок высокого качества формовочные и стержневые смеси, из которых делают разовые литейные формы и стержни, должны обладать определенным комплексом механических, технологических и физических свойств.

К механическим свойствам формовочных и стержневых смесей относятся прочность, поверхностная прочность, пластичность и податливость.

Прочность — способность формы или стержня обеспечивать их сохранность при изготовлении и использовании. Литейные формы (стержни) не должны разрушаться от толчков при сборке и транспортировке, выдерживать давление заливаемого металла. Стандартными характеристиками прочности являются: для сырых смесей — предел прочности при сжатии (σ_сж = 30. 70 кПа), для сухих (после сушки) — предел прочности при растяжении (σ_в = 80. 200 кПа).

Поверхностная прочность (осыпаемость) — сопротивление истирающему действию струи металла при его заливке. При недостаточной поверхностной прочности наблюдается осыпаемость, т. е. отделение частиц смеси и попадание их в отливку.

Пластичность — способность смеси воспроизводить и сохранять размеры и конфигурацию полости в литейной форме (стержневом ящике).

Податливость — способность смеси сокращаться (деформироваться) под воздействием усадки сплава. При недостаточной податливости возникают напряжения, которые могут привести к образованию трещин в отливке.

К технологическим свойствам формовочных и стержневых смесей относятся текучесть, термомеханическая устойчивость, негигроскопичность, выбиваемость и долговечность.

Текучесть — способность смеси обтекать модель при формовке, заполнять полость стержневого ящика. Перемещение частиц формовочных (стержневых) смесей должно происходить при возможно минимальных усилиях в процессе формовки и обеспечивать одинаковое уплотнение во всех частях формы (стержня) без образования рыхлых мест и пустот.

Термохимическая устойчивость или непригораемость — способность смеси выдерживать высокую температуру заливаемого сплава без оплавления или химического взаимодействия.

Негигроскопичность — способность смеси после сушки не поглощать влагу из воздуха в течение длительного времени.

Выбиваемость — способность легко удаляться из форм и полостей отливок при их выбивке после охлаждения.

Долговечность — способность смеси сохранять свои свойства при многократном использовании. Следует отметить, что для изготовления 1 т отливок расходуется 5. 6 т формовочной смеси и 1 т стержневой.

К физическим свойствам формовочных и стержневых смесей относятся газопроницаемость, а также их теплофизические свойства. Газопроницаемость — способность пропускать через стенки формы (стержня) газы, образующиеся при соприкосновении расплавленного металла с формой (стержнем), а также в процессе кристаллизации отливки. В расплавленном металле всегда содержатся растворенные газы, выделяющиеся при его охлаждении и затвердевании. При недостаточной газопроницаемости формы в отливке и на ее поверхности могут образовываться газовые пузырираковины. Газопроницаемость формовочных смесей характеризуется коэффициентом газопроницаемости К, определяемом при помощи специального прибора. Для песчано-глинистых смесей

Теплофизические свойства (теплопроводность, теплоемкость) существенно влияют на скорость кристаллизации металла и его последующее охлаждение и, тем самым, на структуру и свойства отливок.

Составы формовочных и стержневых смесей выбирают в зависимости от вида литейного сплава, массы и конфигурации отливок и других условий.

Простые песчано-глинистые смеси (без специальных добавок) обладают рядом недостатков. Связующее вещество (глина) оказывает на некоторые свойства смеси негативное влияние. Для повышения прочности и пластичности в смесях должно быть повышенное содержание глины, но это приводит к уменьшению газопроницаемости и непригораемости, а в сухих формах — к ухудшению податливости и выбиваемости. Поэтому для улучшения свойств песчано-глинистых смесей в их состав вводят добавки, смачиваемые водой (цемент, жидкое стекло сульфитно-спиртовая барда, патока, декстрин), а также добавки, не смачиваемые водой и не растворяющиеся в ней (масла, смолы, канифоль, лаки, пек).

Для повышения податливости и газопроницаемости сухих форм для чугунных отливок в смеси добавляют древесные опилки, при сгорании которых образуются дополнительные поры.

При заливке формы стержни находятся в более тяжелых условиях, испытывая значительное воздействие (термическое и механическое) расплавленного металла. Стержни со всех сторон окружены расплавленным металлом, и отвод из них газов затруднен (на них воздействуют сжимающие усилия усадки сплава). Поэтому по сравнению с формовочными к стержневым смесям предъявляют более высокие требования.

Стержни делят на 5 классов. Для стержней 1-го класса наполнителем является только свежий песок с минимальным содержанием глинистых веществ. В качестве связующих используют, например, раствор растительных масел и канифоли в уайт-спирите с добавками сульфитно-спиртовой барды. Для стержней менее ответственного назначения применяют смесь песка и глины (3. 5 %) с добавками сульфатно-спиртовой барды, древесного пека и т. п. Стержни 4 и 5 классов можно изготовить из смесей, содержащих кроме свежего песка 20. 60 % оборотной смеси, до 10 % глины и добавки древесного пека. Требуемая прочность обеспечивается сушкой стержней при температуре 100. 250 °C.

Кроме того, для упрочнения стержней в стержневой ящик при его изготовлении вкладывают металлический каркас, а для повышения газопроницаемости в стержне выполняют сквозные каналы, выходящие в знаковые части.

Песчано-глинистые смеси по назначению делят на облицовочные, наполнительные и единые.

Облицовочная смесь — более качественная с высокой прочностью и газопроницаемостью. Для ее приготовления берут большое количество свежих материалов: песка и глины. При изготовлении формы такую смесь наносят на модель, создавая в литейной форме поверхностный слой толщиной 40. 100 мм, подвергаемый наибольшему гидродинамическому и термическому воздействию расплава металла при заливке. Остальной объем формы изготавливают из наполнительной смеси — менее качественной и в основном состоящей из смеси бывшей в употреблении. Единые формовочные смеси применяют в массовом производстве при машинной формовке для заполнения всего объема формы.

2.4. Технология изготовления форм и получения отливок Ручная формовка. Основным способом получения форм в ли-

тейном производстве является машинная формовка. Доля ручной формовки в литейном производстве еще составляет 20 %, хотя и непрерывно сокращается.

Ручную формовку применяют для получения отливок (одной или нескольких) в опытном производстве, при изготовлении отливок в ремонтном производстве, а также при изготовлении крупных отливок. При этом используют различные приемы ручной формовки (в парных опоках по разъемной модели, формовка в кессонах и др.).

В настоящее время наибольшее распространение получила формовка в парных опоках по разъемной модели (рис. 1.17). Литейную форму (рис. 1.17, е), состоящую из двух полуформ, изготовляют по разъемной модели (рис. 1.17, а) в следующей последовательности: на модельную плиту 3 устанавливают нижнюю половину модели 1, модели питателей 4 и опоку 5 (рис. 1.17, б), в которую засыпают формовочную смесь и уплотняют. Опоку поворачивают на 180° ( рис. 1.17, в), устанавливают верхнюю половину модели 2, модели шлакоуловителя 9, стояка 8 и выпоров 7. По центрирующим штырям устанавливают верхнюю опоку 6, засыпают формовочную смесь и уплотняют ее. После извлечения модели стояка и выпоров форму раскрывают. Из полуформ извлекают модель отливки (рис. 1.17, г) и модели элементов литниковой системы. В нижнюю полуформу устанавливают стержень 10 (рис. 1.17, д) и накрывают нижнюю полуформу верхней.

На рисунке 1.17, е показана литейная форма в сборе для изготовления корпуса вентиля. После заливки расплавленного металла и его затвердевания литейную форму разрушают и извлекают отливку (рис. 1.17, ж).

Изготовление форм в кессонах производят для крупных отливок массой до 200 т с размерами, превышающими 2,5 м (10. 15 м и более). Для таких отливок изготовить формы в опоках невозможно. Эти формы изготавливают в кессонах формовкой вручную. На рисунке 1.18 показана форма станины, собранная в механизированном кессоне, который смонтирован на бетонном основании 7. Дно кессона выложено чугунными плитами 4. Две неподвижные стенки 1 и 8 также облицованы металлическими плитами. Противоположные чугунные стенки 3 и 6 передвигаются с помощью червячного редуктора 2, приводимого в действие электродвигателем, что позволяет изменять внутренние размеры кессона. Форму собирают из стержней-блоков 5, изготовленных из жидких самотвердеющих смесей. Литниковую систему изготовляют из керамических огнеупорных трубок. Верхнюю полуформу 10 устанавливают по центрирующим штырям 9 и прикрепляют к кессону болтами.

Рис. 1.18. Сборка формы станины в механизированном кессоне

Машинная формовка обладает рядом преимуществ. Она обеспечивает:

1) повышение качества отливок, поскольку формовочная смесь уплотняется более равномерно и характеризуется улучшенными физико-механическими свойствами, т. е. повышается качество отпечатка модели;

2) повышение производительности процесса (на 30. 50 %);

3) исключение трудоемких ручных операций;

4) экономию металла (за счет снижения припусков и допусков на последующую механическую обработку).

При машинной формовке формовочную смесь уплотняют прессованием, встряхиванием или с помощью пескомета.

Рис. 1.19. Уплотнение формовочной смеси прессованием

Уплотнение формовочной смеси прессованием (рис. 1.19) осуществляют при подаче сжатого воздуха под давлением 0,5. 0,8 МПа в нижнюю часть цилиндра 1. В результате этого прессовый поршень 2, стол 3 (с прикрепленной к нему модельной плитой 4) поднимаются. При этом колодка 7, закрепленная на траверсе 8, входит внутрь наполнительной рамки 6 и уплотняет формовочную смесь в опоке 5. Плотность формовочной смеси уменьшается по мере удаления от прессовой колодки из-за трения формовочной смеси о стенки опоки. Неравномерность плотности формовочной смеси тем больше, чем выше опока и модели. Прессование используют для уплотнения формовочной смеси в опоках высотой 200. 250 мм.

Для достижения равномерной плотности формовочной смеси в опоке используют многоплунжерные прессовые колодки (рис. 1.20). При прессовании стол 4 машины движется в сторону многоплунжерной прессовой колодки 1. Вследствие различной степени сопротивления формовочной смеси в форме плунжеры 3 под действием давления масла на поршень 2 прессуют находящиеся под ним участки формы независимо от соседних.

Рис. 1.20. Уплотнение формовочной смеси многоплунжерной прессовой головкой

Рис. 1.21. Уплотнение формовочной смеси встряхиванием

Уплотнение формовочной смеси пескометом (рис. 1.22) осуществляют рабочим органом пескомета (метательной головкой, выбрасывающей комки смеси на рабочую поверхность модельной плиты). В стальном кожухе 4 метательной головки вращается закрепленный на валу 6 электродвигателя ротор 5 с ковшом 2. Формовочная смесь подается в головку 1 непрерывно ленточным конвейером 3 через окно в задней стенке кожуха. При вращении ковша (1 000. 1 200 об/мин) формовочная смесь собирается в комки 7 и центробежной силой выбрасывается через выходное отверстие в опоку 8. Попадая на модель 9 и модельную плиту 10, смесь за счет кинетической энергии уплотняется равномерно по высоте опоки. Метательную головку равномерно перемещают над опокой.

Пескомет является высокопроизводительной машиной, поэтому его применяют для уплотнения крупных литейных форм. Управление работой пескомета автоматизировано.

Рис. 1.22. Уплотнение формовочной смеси пескометом

Технологический процесс изготовления отливок состоит из следующих операций.

1. Проектирование отливок.

2. Приготовление формовочных и стержневых смесей.

Источник