Сделай Сам Свою Работу на 5

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК





ЛЕКЦИЯ 09

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК СПЕЦИАЛЬНЫМИ

СПОСОБАМИ ЛИТЬЯ

Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяет требованиям современной техники. Поэтому развиваются специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, кокильное, под давлением, центробежное и другие.

ЛИТЬЕ В ОБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ

Оболочковые формы изготавливают следующим образом: металлическую модельную плиту, нагретую до температуры 200-250 °С, закрепляют на опрокидывающемся бункере с формовочной смесью и поворачивают на 180°. Формовочная смесь, состоящая из мелкозернистого кварцевого песка (93-96 %) и термореактивной смолы (4-7 %), насыпается на модельную плиту и выдерживается 10-30с. От теплоты термореактивная смола в пограничном слое переходит в жидкое состояние, склеивает песчинки с образованием песчано-смоляной оболочкитолщиной 5-20 мм в зависимости от времени выдержки. Бункер возвращается в исходное положение, излишки формовочной смеси ссыпаются на дно бункера, а модельная плита с полутвердой оболочкой снимается с бункера и нагревается в печи при температуре 300-350 °С в течение 1-1,5 мин, при этом термореактивная смола переходит в твердое необратимое состояние. Твердая оболочка снимается с модели толкателями. Аналогично изготовляют и вторую полуформу. Готовые оболочковые полуформы склеивают быстротвердеющим клеем на специальных прессах, предварительно установив в них литейные стержни, или скрепляют скобами. Оболочковые формы и стержни изготавливают на одно- и многопозиционных автоматических машинах и автоматических линиях. При заливке в металла литейные формы помещают в опоки-контейнеры и засыпают кварцевым песком или металлической дробью для предохранения от преждевременного разрушения оболочки при заливке расплава.



Выбивку отливок проводят на специальных вибрационных установках. При очистке отливок удаляют заусенцы, зачищают на шлифовальных кругах места подвода питателей и подвергают дробеструйной обработке. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую геометрическую точность отливок. Повышенная точность формы позволяет в 2 раза снизить припуски на механическую обработку. Применяя мелкозернистый кварцевый песок для форм, можно снизить шероховатость поверхности отливок. Высокая прочность оболочек позволяет изготовлять формы тонкостенными, что значительно сокращает расход формовочных материалов. В оболочковых формах изготовляют отливки с толщиной стенки 3-15 мм и массой 0,25-100 кг из чугуна, углеродистых сталей, сплавов цветных металлов.



ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из модельных составов, состоящих из двух или более легкоплавких компонентов (парафина, стеарина и др.). Модельный состав в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-формы. После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели собирают в модельные блоки с общей литниковой системой. В один блок объединяют 2-100 моделей. Керамическую суспензию приготовляют перемешиванием огнеупорных материалов (пылевидного кварца, электрокорунда и др.) со связующим. Формы изготовляют погружением модельного блока в керамическую суспензию, налитую в емкость с последующей обсыпкой кварцевым песком в специальной установке. Затем модельные блоки сушат 2-2.5ч на воздухе или 20-40 мин в среде аммиака. На модельный блок наносят четыре-шесть слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя.

Модели из форм удаляют выплавлением в горячей воде (80-90 оС). При выдержке модельный состав расплавляется, всплывает на поверхность ванны, откуда периодически удаляется для нового использования. После извлечения из ванны оболочки промывают водой и сушат в шкафах в течение 1,5-2 ч при температуре 200 оС. Затем оболочки ставят вертикально в жаростойкой опоке, вокруг засыпают сухой кварцевый песок и уплотняют его, после чего форму направляют в электрическую печь, в которой ее прокаливают не менее 2 ч при температуре 900-950 °С. При прокалке происходит спекание материала формы, испаряется влага, выгорают остатки модельного вещества. Формы сразу же после прокалки (горячими) заливают расплавленным металлом. После охлаждения отливки форма разрушается. Отливки на обрезных прессах отделяются от литников и для окончательной очистки направляются на химическую очистку в 45% -ном водном растворе едкого натра, нагретом до температуры 150 оС. После травления отливки промывают проточной водой, сушат, подвергают термической обработке и контролю. Керамическая суспензия позволяет точно воспроизвести контуры модели, а образование неразъемной литейной формы с малой шероховатостью поверхности способствует получению отливок с высокой точностью геометрических размеров и малой шероховатостью, что значительно снижает объем механической обработки отливок. Припуск на механическую обработку составляет 0,2-0,7мм. Метод позволяет получать сложные по конфигурации отливки с толщиной стенки 1-3мм и массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограмм из жаропрочных труднообрабатываемых сплавов, коррозионно-стойких и углеродистых сталей в массовом производстве.



ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ

При литье в кокиль отливки получают путем заливки расплавленного металла в металлические формы - кокили. По конструкции различают кокили: вытряхные; с вертикальным разъемом; с горизонтальным разъемом. Полости в отливках оформляют песчаными, оболочковыми и металлическими стержнями. Кокили с песчаными или оболочковыми стержнями используют для получения отливок сложной конфигурации из чугуна, стали и цветных сплавов, а с металлическими стержнями - для отливок из алюминиевых и магниевых сплавов.

На рабочую поверхность кокиля наносят теплозащитные покрытия для предохранения его стенок от воздействия высоких температур заливаемого металла, регулирования скорости охлаждения отливки и облегчения извлечения отливки. Теплозащитные покрытия приготовляют из огнеупорных материалов связующего (жидкого стекла) и воды. Теплозащитные покрытия наносят на подогретый до температуры 140-180°С кокиль слоем толщиной 0,3-0,8 мм. Заключительная операция подготовки кокиля: нагрев его до температуры 150-350 °С. Температуру нагрева кокиля назначают в зависимости от сплава и толщины стенок отливки. При сборке кокилей в определенной последовательности устанавливают металлические или песчаные стержни, проверяют точность их установки и закрепления, соединяют половины кокиля и скрепляют их. Заливку металла осуществляют ковшами или автоматическими заливочными устройствами. Затем отливки охлаждают до температуры выбивки, выталкивают из кокиля выталкивателями, подвергают обрубке, очистке и термической обработке.

Разновидностью кокильного литья является литье в облицованные кокили. При этом методе модельную плиту с моделью нагревают до температуры 200-220 °С. На модельную плиту устанавливают нагретый до температуры 200-220 °С кокиль. В зазор между кокилем и моделью вдувается формовочная смесь с термореактивным связующим. Оболочка толщиной 3-5 мм формируется и упрочняется за счет теплоты кокиля и модели. После изготовления полуформ кокиль собирают, а затем из ковша заливают расплавленным металлом.

Все операции технологического процесса литья в кокиль механизированы. Используют однопозиционные и многопозиционные автоматические кокильные машины. Кокильное литье применяет в массовом и серийном производствах для изготовления отливок из чугуна, стали и сплавов цветных металлов с толщиной стенок 3- 100 мм, массой от нескольких десятков граммов до нескольких сотен килограммов.

Затвердевание отливок происходит в условиях интенсивного отвода теплоты, что обеспечивает более высокие плотность металла и механические свойства, чем у отливок, полученных в песчаные формы. Отливки имеют хорошую точность размеров и малую шероховатость поверхности, что снижает припуски на механическую обработку вдвое по сравнению с литьем в песчаные формы. Недостатки кокильного литья: высокая трудоемкость изготовления кокилей, их ограниченная стойкость, трудность изготовления сложных отливок.

ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Литьем под давлением получают отливки в металлических формах (пресс-формах), при этом заливку металла в форму и формирование отливки осуществляют под давлением. Изготовляют отливки на машинах литья под давлением с холодной или горячей камерой прессования. На машинах с холодной камерой прессования порция расплавленного металла плунжером под давлением 40-100 МПа подается в полость пресс-формы, состоящей из неподвижной и подвижной полуформ. Внутреннюю полость в отливке получают стержнем. После затвердевания отливки пресс-форма раскрывается, извлекается стержень и отливка выталкивателями удаляется из рабочей полости. Перед запрессовкой пресс-форму нагревают до 120-320°С. После удаления отливки, рабочую поверхность пресс-формы обдувают воздухом и смазывают специальными материалами для предупреждения приваривания отливки к пресс-форме. Воздух и газы удаляют через каналы глубиной 0,05-0,15 мм и шириной 15 мм, расположенные в плоскости разъема пресс-формы, или вакуумированием рабочей полости перед заливкой металла. Такие машины применяютдля изготовления отливок из медных, алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов массой до 45 кг.

На машинах с горячей камерой прессования камера прессования расположена в обогреваемом тигле с расплавленным металлом. При верхнем положении плунжера расплавленный металл через отверстие заполняет камеру прессования. При движении плунжера вниз отверстия перекрываются, сплав под давлением 10-30 МПа заполняет полость пресс-формы. После затвердевания отливка из пресс-формы удаляется выталкивателями. Такие машины используются при изготовлении отливок из цинковых и магниевых сплавов массой от нескольких граммов до 25 кг,

Литье под давлением используют в массовом и крупносерийном производствах для отливок с минимальной толщиной стенок 0,8 мм, с высокой точностью размеров и малой шероховатостью поверхности за счет точной обработки и тщательного полирования рабочей полости пресс-формы; без механической обработки или с минимальными припусками, что резко сокращает объем механической обработки отливок; с высокой производительностью.

Недостатки литья под давлением - высокая стоимость пресс - форм и оборудования; ограниченность габаритных размеров и массы отливок; наличие воздушной пористости в массивных частях отливок, снижающей прочность деталей .

ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ

При центробежном литье сплав заливают во вращающиеся формы; формирование отливки осуществляется под действием центробежных сил, что обеспечивает высокую плотность и механические свойства отливок. Отливки изготовляют в металлических, песчано-глинистых, оболочковых формах на центробежных машинах с горизонтальной или вертикальной осью вращения. Толщина формы обычно в 1,5-2 раза больше толщины отливки. В процессе литья формы снаружи охлаждают водой или воздухом. На рабочую поверхность формы наносят теплозащитные покрытия. Перед работой формы подогревают до температуры 200 °С. Расплавленный чугун заливают через желоб, который в процессе заливки перемещается, что обеспечивает получение равностенной отливки. После затвердевания залитого чугуна трубу извлекают из формы. При получении отливок на машинах с вращением формы вокруг вертикальной оси, расплавленный металл заливают в литейную форму, укрепленную на шпинделе, который вращается от электродвигателя. Расплавленный металл центробежными силами прижимается к боковой стенке формы. Литейная форма вращается до полного затвердевания. После остановки формы отливкаизвлекается. На этих машинах изготавливают кольца большого диаметра высотой не более 500 мм. Частота вращения при центробежном литье составляет 150-1200 об/мин.

Преимущества центробежного литья - получение внутренние полостей трубных заготовок без применения стержней; большая экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы; возможность получения двухслойных заготовок, что достигается поочередной заливкой в форму различных сплавов.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК

Для плавки литейных сталей как правило, используют дуговые и индукционные и плазменно-индукционные печи. Стальные отливки преимущественно изготавливают в песчаных и оболочковых формах, литьем по выплавляемым моделям, центробежным литьем, литьем в облицованные кокили. Для предупреждения усадочных раковин и пористости в отливках на массивные части устанавливают прибыли. Для предупреждения трещин, возникающих из-за неравномерной усадки отливки, формы изготовляют из податливых формовочных смесей, в отливках предусматривают технологические ребра, удаляемые при механической обработке. Высокая температура заливки (1550-1650 °С) требует применения формовочных и стержневых смесей с высокой огнеупорностью. Литниковые системы для мелких и средних отливок выполняют по разъему или сверху, а для массивных - снизу. В связи с низкой жидкотекучестью сталей площадь сечения питателей литниковой системы в 1,5-2 раза больше, чем при литье чугуна Стальные отливки получают массой от нескольких граммов до нескольких десятков тонн с толщиной стенки 1-300 мм.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.