Реферат: Литье в песчано-глинистые формы, оборудование и оснастка
Литейну ю форму для втулки собирают из двух полуформ: верхней 6 и нижней 7. Полуформы изготовляют из формовочной смеси, уплотняемой в чугунных или стальных рамках 8, которые называют опоками.
Изготовление литейной формы втулки . На подопочный щиток 9 устанавливают половину модел и 2, по которой необходимо получить отпечаток в нижней полуформе, а также опоку 8. Поверхность модели 2 и щитка 9 посыпают или опрыскивают разделительной жидкостью, после чего в опоку насыпают формовочную смесь и уплотняют ее. Излишек формовочной смеси счищают с поверхности уплотненной полуформы, опоку перевертывают на 180 градусов и устанавливают на подопочный щиток 9. Затем на нижнюю половину модели устанавливают верхнюю половину модели, на нижнюю опоку – верхнюю. Вновь посыпают поверхность модели разделительным песком, ставят модели литниковой системы, засыпают формовочную смесь в верхнюю опоку и уплотняют ее.
Снимают верхнюю полуформу, извлекают половины моделей, устанавливают стержень и собирают форму. Для сборки формы опоки имеют специальные втулки 10, в которые входят центрирующие штыри. Жидкий металл при заполнении формы дави т на стенки формы, в резуль тате чего верхняя опока может подняться, и тогда по плоскости разъема образуется зазор, через который металл может вытекать из формы. Для предупрежде ния этого верхнюю полуформу крепят к нижней скобами 12, а иногда ставят на верхнюю опоку груз.
При заливке жидкий металл поступает в полость 13 формы по литниковым каналам. Систему каналов, подводящих металл в форму, называют литниковой. Литниковая система состоит из стояка 14 (вертикального канала), шлакоуловителя 15 и питателя 16, через который металл поступает в полость формы. К литниковой системе относится также выпор 17. Выпор служит для выхода из формы воздуха и газов, а также для контроля заполнения формы металлом.
После затвердевания и охлаждения металла форму разрушают и освобождают отливку от формовочной смеси, отрезают литники и поверхность отливки очищают от формовочной смеси.
Описанную выше литейную форму называют разовой, так как ее используют однократно. Обычно разовые литейные формы изготовляют из формовочных смесей, основной составляющей которых является кварцевый песок. В качестве связующей добавки, придающей прочность смеси, используют глину. Прочность таких смесей относительно невысока, а давление жидкого металл а на стенки формы достаточно велико, поэтому формы из песчано-глинистых смесей приходится делать толстостенными. Однако, если в качестве связующего использовать специальные материалы, придающие высокую прочность формовочной смеси, то литейную форму можно сделать оболочковой (тонкостенной). Это позволяет резко сократить расход формовочной смеси, а также благодаря ее особым свойствам повысить точность и чистоту поверхности отливок.
В разовых толстостенных формах из песчано-глинистых смесей можно получать отливки весьма сложной конфигурации массой от нескольких граммов до десятков тонн из различных сплавов как в условиях единичного, так и серийного и массового производства. Это объясняется относительной простотой технологического процесса, дешевизной используемых материалов, достаточной точностью отливок, хорошей чистотой поверхности, возможностями механизации и автоматизации процесса их изготовления.
В литейном производстве применяют также формы, изготовляемые из специальных высокоогнеупорных масс, например на основе графита. В таких формах можно получать до нескольких десятком отливок без существенного износа формы. Эти формы называются полупостоянными. Их применяют при мелкосерийном производстве отливок из чугуна и цветных сплавов (алюминиевых, медных). Для массового и крупносерийн ого производства стойкость этих форм недостаточна, а дл я единичного производ ства высока стоимость их изготовления.
Ши рокое применение находят металл ические фо рмы, называемые также постоянными. В этих форм ах можно получать от нескольких десятков до нескольки х тысяч отли вок из стали, ч угуна и цветн ых сплавов . Отливки могут име ть сложн ую конфигурацию и массу несколько тонн. Наиболе е часто в металлических формах изготовляют отливки малой и средней (до нескольких десятков килограмм ов) массы из легких цветных сплавов.
Отливки, полученные в металлических формах, имеют чистую п оверхность и повышенную точность размеров. Применение постоянных форм позволяет исключить формовочную смесь, улучшить условия труда, механизировать и автоматизировать производство. Однако стоимость металлических форм достаточно в ысокая, поэтому их прим еняют в условиях крупносерийного и массового производства отливок.
Технологический процесс изготовления отливок в разовых формах широко распространен в литейном производстве. Он складывается из различных процессов, которые осуществляются в специальных цехах или отделениях литейного цеха (см. приложение 2).
Технологический процесс изготовления отливки начинается с подготовки модельного комплекта: моделей или модельных плит, модельных щитков, стержневых ящиков, сушильных плит, шаблонов дл я проверки размеров формы и стержне й, кондукторов к шаблонов для контроля правильности установки стержней в форме, опок, штырей и т. д.
Модельный комплект изготовляют в модельном цехе или модельном отделении литейного цеха.
Не менее важным звеном технологической цепи являете подготовка материалов для изготовления литейной формы. Ф ормовочными материалами называют материалы, применяемые для изготовления разовых и полупостоянных форм. Это пески, связующие и специальные добавки . Исходные форм овочные материалы хранят на складе формовочных материалов в специальных емкостях и бункерах. При поступлении на склад обязательно проверяют соответст вие их качества сертификату. Контроль качества формовочных материалов производят в специальн ых лабораториях.
Процесс изготовления литейных форм называют формовкой. В литейном производстве используют ручную и машинную формовку: в единичном и мелкосерийном производстве – ручную формовку (формы изготовляют обычно по деревянным моделям), в поточно-массовом и серийном производстве – машинную (формы изготовляют на машинах по металлическим моделям).
Стержни получают с помощью ящиков или шаблонов. Готовые стержни сушат в специальных печах (сушилах) для увеличения их прочности, газопроницаемости, а также уменьшения газотворной способности. Стержни перед установкой в форм у окрашивают красками, состоящими из огнеупорных материалов: графита, пылевидного кварца, циркона обезжелезенного и др., что необходимо для повышения чистоты поверхности отливки.
Перед сборкой сырые полуформы припыливают (графитом, тальком, древесным углем и др.) и окрашивают для получения чистой поверхности отливки. Если отливка имеет полость, то в форму перед сборкой устанавливают стержень. Затем форму собирают, скрепляют опоки болтами или скобами и подают на заливку жидким металлом.
В качестве исходных материалов для получения жидкого чугуна и стали используют чушковые литейные и передельные чугуны, чугунный и стальной лом. Брикетированную стружку, ферросплавы, топливо и фл юсы. Эти исходные материалы называют шихтовыми. Их хранят на складе шихт ы, где также производят подготовку исходных материалов к плавке: сортировку, дробление до необходимых размеров, шихтовку — взвешивание отдельных порций различных материалов в соответствии с расчетом для получения заданного химического состава металла.
Подготовленную шихту специальными транспортными средствами подают в плавильное отделение для приготовления жидкого металла (плавки металла).
Пла ви льными печами называют агрегаты, предназначенные для расплавления и пере грева черных и цветных металлов и сплавов. Для плавки чугуна применяют специальные печи-вагранки, электропечи и плам енные печи; для плавки стали—мартеновские печи, конверторы, электропечи, для плавки цветных сплавов — электропечи и пламенные печ и.
Расплавлен ный металл дол жен быть перегрет в печи до определенной температуры, чтобы он хорошо з аполнял литейную форму. После расплавления и перегрева металл сливают из печи в различные ковши и транспортируют на участок заливки форм. Металл, залитый в форму, отдавая теплот у форм е, охлаждается и затвердевает.
После охлаждения отливки формы разрушают (выбивают) и отливки извлекают из форм. Выбивку форм производят только после остывания отливки до определенной температуры, так как при высоких температурах сплавы недостаточно прочны и отливка может разрушиться. Выбивку форм осуществляют на специальных установках, расположенных в отделении или на участке выбивки.
Отливки имеют литники, выпоры, иногда заусенцы и заливы металла, их поверхность может быть загрязнена пригоревшей к ней формовочной смесью. Отрезку или обру бку литников, выпоров, заусенцев, очи стку поверхности отливок производят в отделении очистки и обрубки отли вок специальным инструментом, на дробеструйных и дробеметных установках, в гидравлических, пескогидравлических и очист ных барабанах.
После этого отливки поступают в отдел техничес кого контроля (ОТК). Здесь производят контроль отливок: проверяют их размеры и герметич ность, нали чие внутренних и внешних дефектов (усадочных раковин, газовых раковин, т рещи н и т. д.), механические свойства и структуру металла. Отлив ки, имеющие незначител ьны е дефекты, исправляют ра зличными способами: газовой и электри ческой заваркой, пропи тк ой разл ичн ыми смолами, нанесением замазки и др.
Очень часто для получения требуемых структуры и механических свойств, снятия внутренних напряжений отливки подвергают терми ческой обработке— нагреву и охлаждению по строго заданным режимам (по време ни и темпе рат уре) в термических печах. Эта операц ия прои зводится в те рми ческом отделени и литейного цеха. Затем отливки вновь подвергают очистке и контролю.
Принятые ОТК или мастером литейного цеха. отливки отправ ляют на склад готовых изделий, а оттуда на механическую обработку. Некоторые отливки перед отправкой в механический цех окрашивают, чтобы предотвратить коррозию.
При механической обработке отливкам придается окончательная геометрическая форма, требуемые точность и чистота поверхности, предусмотренные чертежами и техническими условиями на готовую деталь. Это наиболее трудоемкий процесс в машиностроении, так как затраты на механическую обработку составляют 40-60% затрат на изготовление машины. Следовательно, необходимо стремиться получать отливки с минимальн ыми припусками на механическую обработку или такими точными и чистыми, чтобы не требовалась механи ческая обработка.
1.Изготовление модельных комплектов.
1.1.Общие сведения.
Для изготовления отливок применяют большое число различных приспособлений, которые называют литейной оснасткой . Часть литейной оснастки, включающей все технологические приспособления, необходимые для получения в форме отпечатка модели отливки, называют модельным комплектом.
Модельный комплект состоит из моделей отливки и элементов литниково-питающей системы; стержневых ящиков; модельных плит для установки или крепления моделей отливки и литниковой системы; сушильных плит и приспособлений для доводки и контроля форм и стержней.