yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->1.2. Лиття в разові ливарні форми

Ліварне виробництво (Металургія)

1.2. Лиття в разові ливарні форми

1.2.1. Лиття в піщано-глиняні форми

Для виготовлення піщано-глиняних форм необхідно мати формову та стрижневу суміші, модельний комплект для виготовлення форми, опоки, підмодельну плиту тощо.

1. Формові та стрижневі суміші. Для виготовлення форм і стрижнів використовують лише ті суміші, які мають велику пластичність, міцність, вогнетривкість і газопроникність. Пластичність потрібна суміші в процесі формування, міцність - для запобігання руйнуванню форми під час зберігання чи заливання розплавом, вогнетривкість - для витримування формою високої температури, яку має розплав, а газопроникність - для випускання водяної пари та газів, що утворилися під час дотику розплаву до вологої форми.

Під час заливання розплаву стрижні перебувають у складніших умовах, ніж форми, тому вимоги до стрижневих сумішей більші, ніж до формових.

Формові та стрижневі суміші складаються з піску, глини, протипрегарних і зв'язувальних речовин.

Пісок – основна сировина для виготовлення разових ливарних форм і стрижнів. Найчастіше використовують кварцовий пісок, основним складником якого є кремнезем (SіО2) Кремнезем має велику вогнетривкість (tпл. = 1713°С), твердість і хімічну стійкість.

Глина виконує роль зв'язки в процесі виготовлення формових сумішей. Після зволоження глина стає більш пластичною. У ливарному виробництві використовують каолінові (АІ2О3•2SіО2•2Н2О) та бентонітові (АІ2О3•4SіО2•Н2О•nН2О) глини. Бентонітові глини мають кращі зв'язувальні властивості, ніж каолінові, оскільки в них молекули води утримуються не лише на поверхні, а й усередині частинок.

Для поліпшення властивостей піщано-глиняних сумішей до їх складу додають кам'яновугільний пил, подрібнений кварц, розчин скла тощо.

Кам'яновугільний пил додають до суміші, з якої виробляють форми для чавунних відливків. У процесі заливання розплавленого чавуну пил згоряє й утворені гази захищають розплав від окиснення та пригоряння до форми.

Подрібнений кварц запобігає пригорянню форми до сталевих відливків.

Розчин скла (водний розчин силікату натрію (Na2O•nSіО2) або силікату калію (К2О•mSіО2) надає формовій суміші міцності.

Синтетичні смоли виконують роль зв'язувальних речовин. Найчастіше використовують карбаміді, фенольні та інші смоли. Основна вимога до сумішей, які містять синтетичні смоли, - відсутність або мінімальна кількість виділення отруйних речовин під час виготовлення та використання форм і стрижнів.

Формові суміші поділяють на лицювальні, наповнювальні та загальні.

2. Оснащення для виготовлення ливарних форм. Для виготовлення разових форм необхідно мати модельний комплект, опоки та підмодельну плиту.

Модельним комплектом називають набір пристроїв, необхідних для утворення ливарної форми.

Він складається з моделі відливка, стрижневих скриньок, моделі ливникової системи тощо.

Моделлю називають зразок, за допомогою якого у формовій суміші відтворюють форму зовнішньої поверхні майбутнього відливка.

Разові моделі виготовляють з матеріалів, які легко витоплюються, розчиняються або перетворюються в газ (полістирол).

Багаторазові моделі виготовляють з деревини, металевих сплавів і пластмас. Дерев'яні моделі виготовляють: із сосни, ясена, бука тощо. Це дешеві моделі, але не довговічні; витримують лише кілька десятків формувань.

Моделі бувають суцільні та збірні. Збірні моделі складаються з двох, трьох і більше частин, їх застосовують там, де за умов формування не можна використовувати суцільну модель.

Стрижневими скриньками називають пристрої для виготовлення стрижнів. За допомогою стрижнів отримують форму внутрішньої порожнини відливка.

Скриньки виготовляють із таких самих металевих сплавів, що й моделі. Для виготовлення відливка складної форми потрібно мати кілька різних стрижнів і відповідно стрижневих скриньок.

Опоками називають рами, в яких ущільнюють фермову суміш. Їх виготовляють із чавуну, сталі або алюмінієвих сплавів

Підмодельною плитою називають підставку, на якій кріплять постійні або змінні моделі.

Ливниковою системою називають сукупність каналів, призначених для подання розплаву в порожнину форми.

Ливникові системи мають різну конструкцію. Вибір системи залежить від розмірів, маси та складності форми відливка. Елементами ливникової системи (рис. 1,а) є чаша 1, яка під час заливання форми розплавом має бути повною, щоб повітря та шлак не потрапляли в порожнину форми; стояк 2, звужений донизу, щоб запобігти засмоктуванню повітря у форму; шлаковловлювач 3, розміщений вище каналів 4, по яких надходить розплав у порожнину форми. Шлаковловлювач призначений для затримування шлаку. Випори 5 (рис. 1,б) забезпечують вихід повітря та газів. За їх допомогою контролюють закінчення заливання форми розплавом. Малі відливки виготовляють у формах без випорів.

б

 

a

 

Рисунок 1 – Схеми:

а – ливникової системи;

б – заливання порожнини форми

3. Виготовлення форм і стрижнів. Форми виготовляють ручним і машинним способами. Машинне формування - основний спосіб виготовлення форм у ливарному виробництві. Частка ручного формування становить менш як 8% і постійно скорочується. Ручне формування дуже трудомісткий і малопродуктивний спосіб виготовлення ливарних форм. Його використовують для виготовлення окремих відливків або невеликих партій.

Складання форми - дуже відповідальний процес, оскільки від цього залежить точність розмірів відливка. Положення опок в процесі складання форми фіксується штирями. У форму вставляють окремо виготовлений стрижень для утворення внутрішньої поверхні у відливку (у разі потреби).

Піщано-глиняні форми можуть бути сирими та сухими.

Сирі форми виготовляють із піщано-глиняної суміші, яка містить 10-12% глини та 4-5% води. Така формова суміш є пластичною, добре формується і легко вибивається. Собівартість сирої форми мала. Головні недоліки сирих форм - невелика міцність і збільшена вологість, що спричинює дефекти у відливках. Сирі форми використовують для виготовлення малих і середніх за розмірами відливків у серійному та масовому виробництві.

Сухі форми виготовляють із сумішей, які містять 10-20% глини. Ці форми сушать у печах за температури 250-430°С. Температура висушування залежить від складу фермової суміші. У разі надмірно високої температури зв'язувальні речовини (термореактивні смоли тощо) у формових сумішах руйнуються.

Висушування триває 1-10 годин залежно від товщини стінок форми. Після висушування форми набувають міцності. У таких формах одержують великі та якісні відливки.

Стрижні виготовляють у стрижневих скриньках. Скриньки набивають стрижневою сумішшю (ручним або машинним способом). Перед набиванням робочі поверхні скриньки очищають і наносять захисний шар, щоб запобігти налипанню суміші до стінок скриньки; потім скриньку збирають і скріплюють. Порожнину скриньки поступово наповнюють сумішшю й утрамбовують. У стрижнях, як і у формах, роблять газовиводи. У криволінійних стрижнях газовиводи виготовляють за допомогою воскових ґнотів, які розтоплюються в процесі сушіння. Для збільшення міцності стрижнів, їх армують дротом. Після завершення формування стрижня скриньку розбирають, стрижень виймають. Для надання міцності стрижням їх висушують.

4. Заливання форм розплавом. Розплав заливають у форми за допомогою ковшів 6 (див. рис. 1,б). Перед заливанням у форми розплав певний час витримують у ковші для виходу газів з розплаву, спливання шлаку та неметалевих включень на поверхню.

Розплав у форму 7 заливають безперервним потоком, ливникова чаша 1 повинна бути заповненою. Якщо не дотримуватися цих вимог, то розплав у формі може окислюватися, а у відливках будуть виникати дефекти - спаї.

Після заповнення форми розплав кристалізується, відливок 8 застигає. Тривалість охолодження відливка залежить від його маси, виду сплаву, властивостей фермової суміші і становить від кількох хвилин до кількох годин або навіть діб. Тривале охолодження економічно невигідне, тому іноді охолодження прискорюють, наприклад форму обдувають холодним повітрям. Дрібні чавунні відливки можна витягати з форм за температури 700-800°С, середні - за температури 400-500°С.

Поверхню відливків від залишків формових і стрижневих сумішей очищають за допомогою піску та шротин у спеціальних апаратах - піскометах і шротинометах. Застосовують також піскогідравлічне очищення, при якому струмінь води з піском під тиском 7МПа спрямовують на відливок.

 

3