Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Технология литья в форму, или матрицу, основана на физическом свойстве жидкости затекать в твердые емкости, заполняя все их уголки. После этого жидкость застывает и образует твердую отливку, повторяющую все детали поверхности матрицы.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Разновидности литья в форму

Методом литья получают самые разнообразные изделия из металлов, для этого их предварительно нагревают, доводя до температуры плавления и перехода в жидкое состояние. Этот способ обработки металлов был освоен человечеством в IV-III тысячелетии до н.э. Температура плавления самых применяемых человеком металлов — от 213 °C у олова до 1538 °C у железа.

Кроме металлов, путем литья получают изделия из различных пластмасс. Их температура плавления намного ниже — в диапазоне 200-300 °C.

Также литьем получают изделия из смесей неметаллических веществ, химически отвердевающих при комнатной температуре — это смолы и пластмассы, гипс и цемент.

Основные виды литья в формы

Виды литья делятся по различным признакам.

По возможности повторного использования различают однократные (песчаные, оболочковые, выплавляемые модели, газифицируемые модели) и многократные формы — кокили, цементные, графитовые и асбестовые. Однократная разбивается, чтобы извлечь изделие. Многократные бывают разборные и неразборные, и обеспечивают повторное литье в форму от десятков до тысяч раз.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формыОднократные формыЛитье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формыМногократные формы

Традиционные методы литья, освоенные человечеством еще в древности — в песчаные формы и в кокиль.

Прогрессивные виды технологии, разработанные в прошлом веке и завоевавшие популярность сегодня:

  • в оболочковые формы;
  • по выплавляемым моделям;
  • центробежное;
  • под давлением;
  • по газифицируемым моделям;

Литьё в оболочковые формы

Для литья металлов данным способом готовят состав из песка и порошкообразного связующего, чаще всего фенолформальдегидных смол.

Модель, или макет нагревают до 300 °C и обсыпают подготовленной смесью. За короткое время (около минуты) на поверхности макета запекается упрочненный слой. Излишки смеси убирают.

Иногда плакированную смесь задувают в промежуток между разогретой моделью и фигурной опокой. Следующий этап — обжиг при температуре 650 °C для окончательного набора прочности.

После извлечения макета половинки матрицы соединяют вместе – и она готова к отливке. Для того чтобы матрица не деформировалась весом поступающего в нее расплава, ее окружают металлическим ящиком, который заполняют дробью.

Дробь улучшает также и график остывания изделия.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Литьё в оболочковые формы

Основные преимущества метода:

  • существенное снижение трудоемкости и времени подготовки формы по сравнению с литьем в землю
  • контроль режима остывания изделия
  • процесс поддается механизации

Данный вид заливки пригоден для изделий весом до 30 кг.

Выплавляемые модели – пожалуй, самый дорогостоящий и трудоемкий вид литья металлов.

Его используют для особо ответственных видов изделий высокой точности — таких, например, как турбинные лопатки. Точный макет будущей детали выполняется из вещества с низкой температурой плавления, такого, как воск. В производстве используется смесь парафин-стеарин в равных частях.

Для более крупных видов изделий в состав добавляют соли, препятствующие короблению макета. Потом путем погружения макет покрывают 5-12 слоями специальной жаростойкой суспензии.

В качестве основы берут гидролизованные силикаты, жаростойкой обсыпкой являются зерна электрокорунда или кварца.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Отливки по выплавляемым моделям

Для сушки применяют шкафы, наполненные аммиачным газом. Далее форму нагревают, чтобы из нее вытек парафин. Остатки состава удаляют паром, подаваемым под высоким напором.

Следующая фаза подготовки — прокаливание при температуре около 100 °C. Эту операцию проводят для избавления от остатков, способных к газификации. Заливка осуществляется в подогретые до 1000 °C матрицы.

После охлаждения изделия по заданному графику в термостате, матрицу разбирают и достают деталь.

Основное преимущество этого вида заливки — высокая точность соблюдения размеров и качество поверхности.

Другие преимущества

  • возможно изготовление продукции из сплавов, плохо поддающихся механической обработке
  • Можно отливать детали, которые другими видами литья пришлось бы лить по частям и впоследствии соединять в единый узел

Недостатки – низкий коэффициент использования металла и чрезвычайно высокая трудоемкость.

Литье по газифицируемым моделям

Представляет собой развитие вида заливки в песчаные формы с применением ручной или машинной формовки. Суть данного вида в том, что макет делают не из дерева, а из легкоплавкого пластика, чаще всего вспененного полистирола.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Литье по газифицируемым моделям

Модель размещают в опоке, после чего проводят послойную формовку песчано-глиняной смесью с уплотнением. В верхней части формы создают литниковую систему. Расплав заливают прямо поверх модели, полистирол плавится и газифицируется, выходя через формовочные массы вместе с другими литьевыми газами.

Преимущества этого вида заливки:

  • трудоемкость подготовки форм снижается многократно
  • можно моделировать и отливать за один раз детали любой, даже самой сложной формы
  • не нужны составные макеты и сложные составные формы.
  • Доступны большие серии изделий — в этом случае макеты также отливаются.

ЛГМ-это современный вид литья, приобретающий все большую популярность среди металлургов.

Отличается от традиционного вида заливки тем, что расплав поступает в форму не под действием гравитации, а под влиянием избыточного давления, создаваемого в отливочной камере напором газа или поршнем. Тигель с расплавом, система его нагрева, формы и металлопровод помещены в герметичную камеру и представляют собой единый механизированный и автоматизированный комплекс.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Литье под давлением

По достижении требуемой температуры расплава в тигель опускается металлопровод, выполненный из тугоплавкого титанового сплава, и в камеру подается напор воздуха. Под его воздействием расплав поднимается в матрицу и заполняет ее.

Автоматика поддерживает постоянное давление в камере, поскольку объем ее увеличивается по мере расходования металла. Далее вентиляционные насосы откачивают литьевые газы в систему очистки воздуха.

При этом виде заливка проводится как в одноразовые песчаные формы, включая газифицируемые модели, так и в многократные: кокили, цементные, графитовые и асбестовые. По окончании заполнения формы остаток металла стекает из металлопровода обратно в тигель.

Преимущества метода

  • Высокая степень автоматизации литейных операций
  • Исключение ручного труда во вредных условиях
  • Экологичность
  • Высокий коэффициент использования металла.

Недостатки

  • Сложность оборудования
  • Размер отливки ограничен размером герметичной камеры.

Данный вид популярен в цветной металлургии для крупных партий небольших и средних деталей.

Центробежное литье

Используется при производстве изделий, имеющих форму вращения — втулок, шестерен и т.п. Литье проводится в металлическую матрицу, вращающуюся с большой скоростью.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Центробежное литье

Центробежная сила прижимает жидкий металл к внешней стенке, где он и кристаллизуется. Метод позволяет получить исключительно однородные отливки. Возможно создание и многослойных деталей. Слои заливаются один за другим.

Достоинства и недостатки литья в форму

Отливка в форму, как и любая технология, имеет свои плюсы и минусы.

Плюсы:

  • Точное повторение геометрии макета
  • Производство изделий самой замысловатой геометрии
  • Возможность изготовления большого количества идентичных деталей
  • Низкая себестоимость продукции

Недостатки:

  • Высокая трудоемкость
  • Тяжелые условия труда и вред для экологии
  • Сложность автоматизации процессов, особенно подготовки сложных форм
  • Неоднородность состава и плотности материала отливок.

Современные виды литья во многом снимают эти недостатки.

Так, использование ЛГМ многократно снижает трудоемкость подготовки, литье под давлением повышает однородность изделий и автоматизирует процессы во вредных условиях труда, центробежное и интрузионное литье позволяет получить абсолютно однородные отливки. Металлурги постоянно разрабатывают новые разновидности известных методов литья и изобретают принципиально новые его виды.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/litejjnoe-proizvodstvo/lite-v-formu.html

Литьевая форма: классификация и особенности литья

Литьевая форма применяется в термопластавтоматах для изготовления объемных деталей различных конфигураций из пластика, металла, резины.

В пресс-форме литьевой машины может одновременно производится одна или несколько деталей. Используется в массовом или серийном производстве.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Рис. 1. Литьевая форма.

Что такое пресс-форма

  • Литьевые формы состоят из неподвижных матриц и подвижных пуансонов, имеющих внутри полость для формирования заготовок.
  • Материал внутрь формы подается с помощью литниковых систем, которые бывают холодноканальные, горячеканальные и комбинированные.
  • В некоторых конструкциях форм возможна установка закладных деталей.

Классификация литья

Литье пластмассы в пресс-форму применяется для создания тонкостенных изделий различной конфигурации.

Технология литья позволяет создавать армированные и пустотелые детали, многоцветные и соединяющие в себе различные полимерные материалы.

Требуемый показатель давления — от 80 до 200 Мпа. При более низком давлении могут образовываться полости или недоливы.

  1. Превышение показателей может привести к образованию облоя.
  2. Литье в песчаные формы
  3. Один из самых распространенных видов литья объемных заготовок.

Применяется в автомобильной отрасли, станкостроении и других отраслях промышленности. Эта технология используются при массовом производстве, изготовлении небольших серий или единичных товаров простой или сложной формы.

При таком литье получаются изделия низкого качества. Возможно наличие пустот и различных посторонних включений.

  • Обычно литье в песчано-глиняные формы применяют для изготовления станин для металлообрабатывающей отрасли, корпусных элементов машин и оборудования, различных колес, колец и прочих объемных и тяжелых заготовок.
  • Литье в вакуумно пленочные формы
  • Технология применяется для отливок любого количества изделий весом от одного килограмма до десяти тонн, размерами до нескольких метров.
  • Формы изготавливаются в следующем порядке:
    • вырезается модельный комплект из пенополистирола или других газонепроницаемых материалов;
    • на модель накладывается предварительно нагретая синтетическая пленка;
    • с помощью вакуумного устройства между модельным комплектом и пленкой создается вакуум, плотно притягивающий пленку к модели;
    • на пленку накладывается слой меловой известняковой глины (опоки), засыпается сухим песком, трамбуется и укрывается герметично пленкой;
  • • из опоки при помощи вакуумного устройства удаляется воздух, модельный комплект вынимается из готовой полуформы.
Читайте также:  Делаем стусло своими руками: пошаговая инструкция создания

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Рис. 2. Литье в вакуумную форму.

Аналогично изготавливаются все детали и собираются в единую форму.

В течение всего технологического процесса составные элементы формы находятся под вакуумом.

В собранную форму заливается расплавленный металл. После охлаждения отливок вакуумное устройство отключается, вследствие чего песок удаляется из формы, отливка легко вынимается из формы.

  1. Литье в кокиль
  2. Кокиль — металлическая многооборотная форма из чугуна, алюминия или стали.
  3. Литье в кокиль подходит для изготовления изделий из алюминия, цветных и черных металлов.
  4. Технология литья в кокиль состоит из нескольких этапов:
    • фиксация металлических полуформ;
    • нагрев рабочей полости формы до температуры около 180°С;
    • смазывание поверхности слоем защитного огнеупорного покрытия;
    • заливка расплавленного сырья через литники;
    • охлаждение формы;
  5. • раскрытие кокиля и выемка отливки.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Рис. 3. Литье в кокиль.

Отливки в кокиль отличаются высоким качеством и геометрической точностью размеров.

Литье по выплавляемым моделям

Способ получения отливок заключается в изготовлении модели из легкоплавких составов в пресс формах. Затвердевшая модель вынимается из формы и покрывается несколькими слоями суспензии и обсыпки, образующими после высыхания керамическую скорлупу. Модель внутри скорлупы выплавляется, создавая оболочку формы с тонкими керамическими стенками.

  • В полученную форму заливается расплавленная смесь, которая после остывания образует изделие, точно повторяющее конфигурацию модели.
  • Детали, по выплавляемым моделям отличается высоким качеством и чистотой поверхности, не требуют дополнительной обработки.
  • Литье по газифицируемым моделям

Способ получения литых изделий с использованием моделей из материалов, которые превращаются в газ при контакте с расплавленным металлом. Больше всего подходит для этого вспененный полистирол.

  1. Модели изготавливаются на модельных автоматах или путем заливки литейного полистирола мелких фракций под давлением в пресс-формы, с последующим спеканием под действием высоких температур.
  2. Элементы моделей склеиваются или спаиваются в блоки, покрываются огнестойким покрытием путем облива или окунания и формируются на вибростоле в специальные опоки.
  3. Расплавленный металл подается прямо на модельные блоки, выжигая и газифицируя полистирол.
  4. Готовые отливки охлаждаются в формах, затем извлекаются и очищаются от антипригарного покрытия.
  5. Технология литья по газифицируемым моделям позволяет выпускать изделия с гладкими точными формами.

Газы, образуемые при выжигании полистирола. удаляются при помощи вытяжных устройств.

  • Центробежное литье
  • Применяется для изготовления полых цилиндрических емкостей.
  • В основе технологии лежит принцип формирования отливок в поле центробежных сил.
  • Расплавленный металл из ковша(3) подается через заливочную воронку (2) во вращающийся цилиндр, внутренняя сторона которого (1) является формообразующей поверхностью.
  • Полученный пустотелый цилиндр после остывания и затвердевания металла извлекается из формы.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Рис. 4. Центробежное литье.

  1. Литье в оболочковые формы
  2. Технология применяется для изготовления особо точных деталей с повышенными требованиями к качеству.
  3. Оболочковые формы изготавливаются из смоляно-песчаной смеси, термореактивных смол, кварцевого или цирконового песка на автоматических линиях.
  4. Литье включает ряд последовательных операций:
    • приготовление смеси;
    • изготовление моделей в виде тонкостенных оболочек;
    • сборка и подготовка форм к заливке;
    • плавление металла и заливка в готовые формы;
    • остывание и извлечение отливок;
  5. • зачистка и дробеструйная обработка
  6. Оболочковые формы применяются для изготовлени изделий из чугуна, стали, цветных металлов и алюминия.

Технология изготовления литьевых форм

Пресс формы для литья пластмасс изготавливаются на основании разработанного проекта.
1. Из стального литья вырезается заготовка по параметрам будущего изделия.
2.

Форма обрабатывается на фрезерных станках, и шлифуется на шлифовальных машинах.
3. Изделия проходят термообработку в специальных печах, хромируются и полируются.
4. Готовые изделия тестируются и испытываются в лабораториях.
5.

Составляются линейные карты и подписываются двусторонние акты выполненных работ.

6. Пресс-формы упаковываются и передаются заказику.

По желанию заказчика, специалисты компании «Имстек» выполнят установку и наладку оборудования, обучат технический персонал заказчика.

Определение стоимости изготовления литьевых форм

  • Стоимость пресс-форм определяется с учетом следующих показателей:
    • исходного сырья;
    • количество разъемных плоскостей;
    • сложности и габаритов изделий;
    • гарантированного производителем ресурса;
  • • количества гнезд в модуле.
  • Дешевле стоят машины с боковыми или прямыми литниками и холодноканальные системы.

Усадка

  1. При изготовлении литьевых пресс-форм необходимо учитывать возможную технологическую усадку формообразующих деталей в процессе охлаждения.

  2. Усадка может зависеть от следующих факторов:
    • вида применяемых для изготовления пресс-форм материалов;
    • наличия армирующих волокон;
    • типа и размеров литника;
    • равномерности распределения температуры;
    • конструктивных особенностей форм.

  3. Снизить усадочные явления поможет добавление в сырье армирующих волокон.

Проектирование конструкции литьевой формы

Разработка проекта литьевых форм выполняется на основании технического задания заказчика.
Выполняются необходимые расчеты, создается 3D модель будующего изделия, выполняются рабочие чертежи.

От грамотного проекта и выбранной технологии изготовления зависит качество и долговечность пресс-форм.

Деформация форм

  • Деформации литьевых форм может произойти при нарушениях технологии литья:
    • превышение проектных параметров силы впрыска;
    • сильного давления внутри формы;
    • различные температуры поверхностных слоев при охлаждении заготовок;
  • • неправильно подобранной температуре расплава.
  • Отступление от проектных параметров литья могут привести к деформациям и преждевременному износу форм.

Сдвиг пуансонов

Смещения и перекосы пуансонов относительно матрицы могут произойти из-за увеличенного зазора между деталями, повреждения кромок или неравномерных нагрузок на направляющие колонны.

Сдвиг происходит из-за неправильного крепления пуансона или большого усилия при выталкивании детали из пресс форм.

Извлечение отлитых изделий

Готовые изделия извлекаются из пресс-форм с помощью сжатого воздуха, выталкивающих стержней, вкладышей или плит.

При отсутствии устройств для автоматического извлечения отливок, готовые изделия удаляются вручную.

Обслуживание литьевых форм

  1. Для надежной и долговечной работы пресс-форм требуется регулярный осмотр и техническое обслуживание.
  2. При смене оснастки проводите очистку направляющих штифтов и гнезд от смолы, смазки и прочих загрязнений.

  3. Чтобы избежать коррозии, важно защищать устройство от влажности и смазывать форму антикоррозийными средствами.

Проверяйте на легкость движения подвижные элементы пресс-форм.

  При необходимости, выполняйте своевременно настройку.

Способы устранения дефектов, возникающих в процессе литья под давлением

В процессе литья под давлением могут проявляться различные дефекты, которые можно устранить, зная причины их образования:
1. Расслоения на поверхности изделий устраняются при повышении температуры расплава и понижении скорости впрыска.
2.

Облой может появится при использовании большого объема впрыска или недостаточном смыкании пресс-формы.
3. Пустоты могут образовываться при недостаточном объеме впрыска или длительном и неравномерном охлаждении изделия.
4.

Коробление изделий бывает из за низкой текучести материала, недостаточной скорости впрыска или неравномерного охлаждения изделий в форме.

5. Хрупкость и ломкость изделия возникает при малой толщине стенок изделий или низкой температуры форм при заливке.

Для профессионального обслуживания литьевых форм обратитесь в компанию «ИМСТЕК» выполняющую поставку, пусконаладку и техническое сопровождение литьевого оборудования.

Источник: https://imstech.ru/articles/litevaja-forma/

Материаловед

Для изготовления отливок служит литейная форма, которая представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка.

Литейные формы изготавливают как из неметаллических материалов (песчаные формы, формы, изготовляемые по выплавляемым моделям, оболочковые формы) для одноразового использования, так и из металлов (кокили, изложницы для центробежного литья, пресс-формы для литья под давлением) для многократного использования.

Литье в песчаные формы является самым распространенным способом изготовления отливок. Изготавливают отливки из чугуна, стали, цветных металлов от нескольких грамм до сотен тонн, с толщиной стенки от 3…5 до 1000 мм и длиной до 10000 мм.

Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.

Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах представлена на рис. 1.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах

Рис. 1. Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах

Литейная форма для получения отливок в песчаных формах представлена на рис. 2.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Литейная форма

Рис. 2. Схема литейной формы

Литейная форма состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ, которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для удержания формовочной смеси.

Опоки могут быть цельнолитыми и сварными. По конфигурации они бывают прямоугольными, круглыми и реже – фигурными.  Для облегчения выхода газов и паров воды в стенках опоки выполняют специальные вентиляционные отверстия.

Для удержания уплотненной смеси в опоке и увеличения жесткости конструкции средние и крупные опоки снабжают внутренними ребрами. Для упрощения обработки опок верхний уровень ребер жесткости часто выполняется ниже бортиков опок.

Для изготовления опок используют чугун, сталь, алюминиевые и магниевые сплавы.

  • Полуформы ориентируют с помощью штырей 10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11.
  • Для образования полостей отверстий или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы (знаки).
  • Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему.
  • Литниковая системасовокупность каналов и элементов литейной формы, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы и заполняет ее и с помощью которых обеспечивается питание отливки при затвердевании.
  • Основными элементами являются: литниковая чаша5, которая служит для приема расплавленного металла и подачи его в форму; стояк6вертикальный или наклонный канал для подачи металла из литниковой чаши в рабочую полость или к другим элементам; шлакоуловитель12,с помощью которого удерживается шлак и другие неметаллические примеси; питатель13один или несколько, через которые расплавленный металл подводится в полость литейной формы.
Читайте также:  Виброопоры для токарных и шлифовальных станков: видео, фото

Для вывода газов, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при ее затвердевании служит  выпор4. Для вывода газов предназначены и вентиляционные каналы 9.

К литниковой системе относят прибыли, компенсирующие усадку отливки, поэтому их располагают над массивными частями отливки. Конфигурацию и размеры прибылей подбирают таким образом, чтобы процесс кристаллизации отливки завершался именно в них.

Например, толщина прибыли всегда больше толщины отливки в том месте, над которым ставят прибыль.

Различают: открытые (прямого питания), закрытые (шаровой и конической формы), работающие под газовым давлением (заряд газотворного вещества размещен в полости прибыли), а также легко отделяемые прибыли. Простота отделения прибыли обеспечивается применением диафрагм (разделительных пластин), выполненных из шамотно-глинистых смесей.

Различают литниковые системы с питателями, расположенными в горизонтальной или вертикальной плоскостях.

По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые системы делят на  нижнюю (сифонную), верхнюю, боковую (по разъему), дождевую, ярусную.

По гидродинамическому признаку литниковые системы подразделяются на сужающиеся и расширяющиеся. Для сужающихся литниковых систем характерно последовательное уменьшение площадей поперечных сечений стояка, шлакоуловителя и питателей.

При наличии самого узкого места в питателях обеспечивается быстрое заполнение металлом всей системы и шлакоуловителя в целях лучшего улавливания шлака. Истечение металла в полость формы происходит с большой скоростью, что может привести к разбрызгиванию и окислению расплава, захвату воздуха и размыву формы. Такую систему применяют в производстве чугунных отливок.

В расширяющихся системах узкое место находится в нижнем сечении стояка. Скорость потока от стояка к питателям снижается, металл поступает в полость спокойно, с меньшим разбрызгиванием, меньше окисляясь и разрушая стенки формы. Расширяющиеся системы применяют при изготовлении отливок из стали, алюминиевых, магниевых и других легкоокисляющихся сплавов.

Некоторые разновидности литниковых систем представлены  на рис. 3.

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Разновидности литниковых систем

Рис. 3. Разновидности литниковых систем: а – боковая; б – нижняя (сифонная);  в – верхняя; 1 – питатели; 2 – шлакоуловитель; 3 – стояк; 4 – литниковая чаша;     5 – отливка; 6 – выпор; 7 — коллектор

Нижняя лиитниковая система (рис.

3, б) широко используется для литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами (алюминий), обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и постепенное заполнение ее поступающим снизу без открытой струи металлом.

При этом усложняется конструкция литниковой системы, увеличивается расход металла на нее, создается неблагоприятное распределение температур в залитой форме ввиду сильного разогрева ее нижней части.

Возможно образование усадочных дефектов и внутренних напряжений. При такой системе ограничена возможность получения высоких тонкостенных отливок (при литье алюминиевых сплавов форма не заполняется металлом, если отношение высоты отливки к толщине ее стенки превышает 60, H/δ≥60).

Нижний подвод через большое количество питателей часто используется при изготовлении сложных по форме, крупных отливок из чугуна.

Верхняя литниковая система (рис.3. в).

  1. Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в залитой форме (температура увеличивается от нижней части к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питания  отливки.
  2. Недостатки: падающая сверху струя может размыть песчаную форму, вызывая засоры; при разбрызгивании расплава возникает опасность его окисления и замешивания воздуха в поток с образованием оксидных включений; затрудняется улавливание шлака.
  3. Верхнюю литниковую систему применяют для невысоких (в положении заливки) отливок, небольшой массы и несложной формы, изготовленных из сплавов, не склонных к сильному окислению в расплавленном состоянии (чугуны, углеродистые конструкционные стали, латуни).

Боковая литниковая система (рис.3, а).

Подвод металла осуществляется в среднюю часть отливки (по разъему формы).

Такую систему применяют при получении отливок из различных сплавов, малых и средних по массе деталей, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью разъема формы. Является промежуточной между верхней и нижней и, следовательно, сочетает в себе некоторые их достоинства и недостатки.

Иногда при подводе металла снизу и сверху используют массивные коллекторы 7.

При дождевой литниковой системе расплав подводится сверху через несколько питателей (отверстий малого диаметра).

При ярусной литниковой системе подача расплава осуществляется на нескольких уровнях. Питатели действуют последовательно, начиная с нижних, по мере подъема уровня металла в полости формы. Эти системы, обеспечивающие спокойное заполнение и горячий металл в головной части потока, широко применяют при изготовлении крупных и тонкостенных отливок из черных и цветных сплавов.

Вертикально-щелевая (этажная) система является разновидностью ярусной и применяется, например, при стопочной формовке мелких отливок. Для отделения крупных шлаковых включений в литниковую чашу иногда устанавливают фильтры (керамические сетки).

Источник: http://xn--80aagiccszezsw.xn--p1ai/uchebniki/osnovy-litejnogo-proizvodstva/1-3-sposoby-izgotovleniya-otlivok-texnologicheskie-osobennosti-litya-v-peschanye-formy/1-3-1-izgotovlenie-otlivok-v-peschanyx-formax

Литье в оболочковые формы

Такое название в нашей стране получил способ, запатентованный в 1940-х гг. в Германии И. Кронингом (отсюда распространенное за рубежом название «кронинг-процесс»).

Традиционно этот способ относили к специальным видам литья, так как он требует использования для изготовления форм нагреваемой модельной оснастки. Но, по существу, данный способ входит в группу методов литья в разовые разъемные формы из дисперсных материалов.

Оболочковые разъемные формы обычно изготовляют из сыпучих термореактивных песчаных смесей с органическими связующими.

В качестве связующего чаще всего используют фенолформальдегидные смолы (СФ-12, СФ-15 и др.) с добавкой уротропина в количестве 8 – 12% от содержания смолы.

Расход смолы в смеси составляет 4 – 5 % массы огнеупорной основы – кварцевого песка или другого огнеупорного зернистого материала.

Основные операции изготовления форм

Оболочковая форма состоит из двух полуформ с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема.

Процесс изготовления оболочек из песчано-смоляной термореактивной смеси включает в себя следующие операции: нагрев модельной оснастки; нанесение на поверхность оснастки разделительного покрытия; нанесение на модельную оснастку песчано-смоляной смеси; формирование и затвердевание оболочки; съем готовой полуформы с модельной оснастки.

Методы изготовления оболочек различаются в основном способом нанесения песчано-смоляной смеси на модельную оснастку. Наиболее распространен способ свободной засыпки модельной оснастки смесью из поворотного бункера (рисунок 7.8).

Литье в форму: изготовление, песчаные, оболочковые формы

Рисунок 7.

8 – Схема технологического процесса изготовления оболочковых форм: а – подготовка модельной оснастки; б – засыпка модельной плиты смесью; в – удаление излишков смеси; г – окончательное затвердевание оболочки в печи; д – съем оболочковой полуформы с модельной плиты; е – склеивание оболочковых полуформ; ж – подготовка формы к заливке; 1 – модельная плита; 2 – модель отливки; 3 – литниковая система; 4 – плита толкателей; 5 – бункер со смесью; 6 – смесь; 7 – формирующаяся оболочка; 8 – элементы цен-трирования оболочковой полуформы при будущей сборке

При изготовлении верхней оболочковой полуформы металлическую модельную плиту 1 (рисунок 7.

8, а) с моделью отливки 2 и литниковой системой 3 нагревают до 200 – 300оС электронагревателями или газовыми горелками и наносят на нее тонкий слой разделительного покрытия.

В качестве покрытия используют раствор синтетического термостойкого каучука в бензине. Этот состав обладает наиболее высокой стойкостью (до 50 съемов), реже применяют мазут.

Формовочную смесь 6 из бункера 5 насыпают на модельную плиту (рисунок 7.8, б) и выдерживают. Время выдержки обусловливает толщину прогретого слоя смеси до температуры плавления связующего, частичной его полимеризации и, соответственно, толщину формирующейся оболочки. Обычно используют оболочки толщиной 6 – 20 мм.

Плиту вместе с бункером переворачивают на 180о для удаления лишней непрогретой части смеси. После того, как смесь ссыпалась в бункер (рисунок 7.8, в), плиту с оболочкой снимают с бункера и помещают в печь (рисунок 7.8, г), где при 300 – 400оС ее выдерживают I – 4 мин для окончательного затвердевания оболочки. При этом смола полимеризуется и переходит в твердое состояние.

После извлечения оснастки из печи твердую прочную оболочковую полуформу снимают с модельной плиты толкателями, приводимыми в движение через плиту толкателей 4 механизмом съема (рисунок 7.8, д). Таким же образом изготавливают нижнюю полуформу.

Перед сборкой обеих полуформ с верха стояка срезают закрывающую его часть оболочки, если это необходимо, в нижнюю полуформу устанавливают стержни и склеивают оболочки по разъему на специальных многоштыревых прессах (рисунок 7.8, е).

Для склеивания оболочковых полуформ используют жидкие или порошкообразные клеи на основе термореактивных смол.

Центрируются полуформы за счет выступов и впадин на разъеме 8, оформленных при изготовлении оболочек соответствующими элементами модельной оснастки.

К форме с горизонтальной плоскостью разъема приклеивают оболочку с полостью литниковой чаши. При вертикальной плоскости разъема формы в этом нет необходимости, так как все элементы литниковой системы располагаются в плоскости разъема основных оболочек.

Заливают оболочковые формы в контейнерах с засыпкой чугунной дробью (рисунок 7.8, ж). Засыпка увеличивает прочность формы, препятствуя ее деформации при заливке. Кроме того, чугунная дробь быстрее отводит теплоту от формы, предотвращая тем самым быстрый ее нагрев до температур разложения связующего, сопровождающийся распариванием – потерей прочности оболочки.

Читайте также:  Развертки по металлу : конструкция, классификация, применение

Существуют варианты нанесения песчано-смоляной смеси на модельную плиту свободной засыпкой с вибрацией, пескодувным способом и др. В оболочковых формах можно получать отливки массой до 50 кг практически из любых сплавов – чугуна, углеродистой и легированной стали, легких и тяжелых цветных сплавов.

Основные преимущества литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в обычные песчаные формы состоят в следующем: в несколько раз сокращается расход и объем переработки формовочных материалов; уменьшается трудоемкость ряда технологических операций, таких как приготовление формовочной смеси, изготовление форм, очистка отливок; уменьшается металлоемкость формовочного оборудования; снижаются первоначальные капитальные затраты и др. Недостатками способа в современных условиях являются: необход-имость изготовления форм в горячей оснастке; трудоемкость изготовления модельной оснастки, работающей при температурах до 300оС; недостаточная термостойкость связующего для изготовления крупных или массивных отливок из чугуна и стали; повышенное выделение вредных веществ вследствие термического разложения смоляного связующего.

Однако благодаря заметным преимуществам в точности отливок рас-смотренный метод изготовления оболочковых форм интенсивно используется в крупносерийном и массовом производстве.

Источник: https://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/78/razdel78.php

Литье в оболочковые формы

При этом способе
литья расплавленный металл заливают в
тонкостенные оболочковые формы,
изготовленные из песчано-смоляных
смесей по нагреваемой оснастке. Толщина
оболочковых форм от 5 до 20 мм, форма
состоит из 2-х полуформ, которые, как
правило, склеиваются.

Применяют
оболочковые формы как с вертикальной,
так и с горизонтальной плоскостями
разъема. Для получения внутренних
полостей отливок используют песчано-смоляные
оболочковые (тонкостенные), либо
монолитные стержни.

Форма и стержни
имеют высокую газопроницаемость, что
способствует хорошему заполнению формы
металлом, получению тонкостенных отливок.

Оболочковая смесь
состоит из сухого кварцевого формовочного
песка (основа смеси) и порошкообразной
фенолоформальдегидной термореактивной
смолы (5-7% по массе).

Применяют либо
механические смеси, либо плакированные.
В последнем случае смола наносится на
поверхность зерен песка по специальной
технологии. Термореактивная смола при
нагревании расплавляется, а затем
необратимо затвердевает. Термостойкость
затвердевшей смолы — свыше 700 0С.

Оболочковые формы
изготавливают по нагреваемой металлической
оснастке бункерным насыпным, либо
пескодувным способами. Широкое применение
в промышленности нашел бункерный способ,
который обеспечивает лучшее качество
оболочковых форм. Оболочковые полуформы
изготавливают одновременно: на одной
подмодельной плите монтируют две
полумодели. Материал моделей — сталь,
серый чугун.

Литье в оболочковые
формы применяют при производстве
ответственных отливок из стали, серого
и высокопрочного чугунов, бронзы, латуни
в условиях серийного и массового
производства (коленчатые валы из
высокопрочного чугуна, гильзы ребристых
цилиндров из серого чугуна для тракторных
двигателей и мотоциклов, детали
гидронасосов, рабочие и направляющие
колеса турбонасосов, звенья цепей из
жаростойкого сплава, вентили и др.).
Способ применяется в промышленности с
начала 50-х годов.[2,4,5,6,7,11,12].

Функциональная
модель технологического процесса
изготовления отливки в оболочковой
форме представлен на рис. 3.5, 3.6, 3.7, 3.8.

Технологический
процесс литья в оболочковые формы можно
разделить на 6 основных этапов (3.6).

Первый этап —
выплавить жидкий металл — определяется
в основном видом заливаемого сплава.
Для плавки, в частности, черных металлов
широко используются дуговые электропечи.
Заливка металла в формы (третий этап)
осуществляется с помощью чайниковых
ковшей средней емкости (до 500 кг).

Специфику ТП
определяет в основном второй этап —
изготовить оболочковую форму (рис. 3.7,
3.9). Этот этап включает 6 основных операций:
изготовить оболочковую смесь (2.1),
изготовить стержни (2.2), изготовить
оболочковые полуформы (2.

3), собрать и
склеить оболочковую форму (2.4), охладить
и установить оболочковую форму в
контейнер (2.5), засыпать форму дробью
(2.6). Среди указанных операций наибольший
интерес представляет операция 2.

3 —
изготовить оболочковые полуформы,
включающая 7 технологических переходов
(рис. 3.8)

Первый переход
(2.3.1)- подготовить модельный комплект и
бункер -включает подогрев подмодельной
плиты, нанесение разделительной жидкости,
засыпку в бункер оболочковой смеси.

Подмодельную металлическую плиту с
моделями, изготовленными из углеродистой
стали или серого чугуна, подогревают
до рабочей температуры 220…250С
в электропечи.

Для уменьшения адгезии,
рабочую поверхность плиты и моделей
покрывают силиконовой разделительной
жидкостью (водный раствор) с помощью
пульверизатора.

Второй переход(2.3.2)
— установить модельный комплект на
бункер. Нагретую подмодельную плиту
устанавливают на водоохлаждаемый бункер
(моделями книзу) и закрепляют.

Рис.3.5.: Функциональная
модель ТП литья в оболочковые формы:
диаграмма А-0 – постановка задачи

Рис.3.6.: Функциональная
модель ТП литья в оболочковые формы:
диаграмма А0 – основные этапы ТП

Рис.3.7.: Функциональная
модель ТП литья в оболочковые формы:
диаграмма А2 – изготовить оболочковую
форму(основные операции ТП)

Рис.3.8.: Функциональная
модель ТП литья в оболочковые формы:
диаграмма А2.3 – изготовить оболочковые
полуформы (основные операции ТП)

Рис. 3.9. Технологический
процесс изготовления оболочковых
полуформ: схема основных технологических
операций

Третий переход
(2.3.3) — кантовать бункер на 180 градусов,
сформировать оболочку. При кантовании
бункера оболочковая смесь падает на
нагретые подмодельную плиту и полумодели.

При этом иногда применяют вибрацию
подмодельной плиты, что улучшает
заполнение оболочковой смесью узких
участков моделей. При контакте с нагретой
оснасткой оболочковая смесь прогревается,
смола расплавляется и необратимо
затвердевает, скрепляя песчинки смеси.

По мере прогрева толщина оболочки
увеличивается. За 30 сек формируется
оболочка толщиной 8-10 мм.

Четвертый
переход(2.3.4) — вернуть бункер в исходное
положение, сбросить излишки смеси. При
возвращении бункера в исходное положение
оболочковая смесь падает на дно бункера,
а сформировавшаяся оболочка удерживается
на поверхности подмодельной плиты и
полумоделей за счет сил адгезии.

Пятый переход(2.3.5)
-снять модельный комплект с бункера.
Подмодельную плиту (с оболочкой) снимают
с бункера, кантуют на 180 градусов и
направляют в электрическую печь.

Шестой переход
(2.3.6)-установить модельный комплект в
печь, доотвердить оболочку. Температура
в печи 3000С, время выдержки 30-60 с .
При нахождении в печи наружные слои оболочки окончательно отвердевают.

Седьмой переход
(2.3.7) -снять оболочковые полуформы с
модельного комплекта. Оболочковые
полуформы снимают с подмодельной плиты
и полумоделей с помощью многочисленных
толкателей (диаметром 10 — 20 мм.

), проходящих
через плиту и полумодели и объединенных
общей толкательной плитой, которая
приводится в движение специальным
механизмом.

Толкатели нажимают на
оболочку вне рабочей полости литейной формы, как правило, по периферии формы
с шагом 50-100 мм.

Четвертая операция
ТП изготовления оболочковой формы —
собрать и склеить оболочковую форму.
Оболочковые полуформы склеивают в
горячем состоянии. В качестве клея
используют ту же фенолоформальдегидную
смолу в виде порошка. Клей засыпают в
специальную канавку, располагаемую
обычно по периферии плоскости формы. В
другой полуформе выполняют выступ,
располагаемый по тому же контуру.

При
сборке двух полуформ клей под действием
тепла полуформ расплавляется,
распределяется в зазоре между канавкой
и выступом (0,5 мм) и затвердевает. Полуформы
склеивают на пневмопрессе. Полуформы
сжимаются между неподвижной и подвижной
плитами пресса с помощью большого числа
мягких стальных пружин. Время склейки
30-60 сек.

При необходимости в форму
устанавливают песчаные оболочковые
или монолитные стержни.

Пятая операция —
охладить и установить оболочковую форму
в контейнер. После склейки оболочковые
формы обычно укладывают на стеллажи,
где они охлаждаются до комнатной
температуры, обретая окончательную
прочность. Склеенную и охлажденную
оболочковую форму устанавливают в
металлический контейнер в вертикальном
(или в горизонтальном — при горизонтальной
плоскости разъема формы) положении.

Шестая операция
— засыпать форму дробью. Установленную
в контейнер оболочковую форму засыпают
снаружи чугунной дробью. Диаметр дроби
— 2-4 мм. Дробь служит опорой для оболочковой
формы в момент заливки расплавленного
металла. Однако главная функция чугунной
дроби — ускорение процесса затвердевания
и охлаждения отливки с целью повышения
механических свойств заливаемого
металла.

Третий этап ТП —
залить металл в форму. Оболочковая форма
хорошо заполняется металлом благодаря
её низкой теплопроводности и хорошей
газопроницаемости.

Четвертый этап ТП
— выдержать метал в форме для затвердевания
и охлаждения. Благодаря чугунной дроби
процесс затвердевания и охлаждения
отливки в форме значительно ускоряется,
что способствует повышению механических
свойств металла. При затвердевании и
охлаждении отливки в форме стенки
оболочковой формы сильно разогреваются,
смола частично выгорает, форма разрушается.

Пятый этап ТП-
выбить отливку из формы (выбивка).
Контейнер опрокидывают на выбивную
решетку, чугунная дробь возвращается
для повторного использования, части
оболочковой формы идут на выброс (в
отвал), отливку направляют на охлаждение
и финишную обработку.

Шестой этап ТП —
выполнить финишную обработку. По
содержанию эта операция мало отличается
от финишной обработки отливок при литье
в песчано-глинистые формы.

  • Достоинства
    процесса:
  • — повышенные
    точность и качество поверхности отливки;
  • — возможность
    получения сложных тонкостенных отливок
    из черных сплавов (серый чугун до 1,5 мм,
    сталь — до 3 мм);
  • — высокая
    производительность в условиях массового
    производства — до 300 форм в час;
  • — возможность
    полной автоматизации (наличие одного
    — двух — четырех позиционных автоматов,
    автоматических линий)
  • Недостатки
    процесса:
  • — нерешенность
    вопросов экологии: значительные выделения
    вредных газов на всех этапах
    технологического процесса, большой
    объем отходов, высокая стоимость,
    газоочистки и регенерации отходов;
  • — высокая стоимость
    фенолоформальдегидной смолы;
  • — ограничение
    отливок по размерам (до 1000 мм) и массе
    (до 100 кг).

Источник: https://studfile.net/preview/1752181/page:12/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector