Формовка в опоках и заливка форм расплавленным металлом

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Факультет металлургии, машиностроения и транспорта

Кафедра металлургии

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ЛР.5В070900.23–02.___.12

По дисциплине Материаловедение и технология конструкционных материалов

Тема Формовка в опоках и заливка форм расплавленным металлом

2012

Лабораторная работа № 1. Формовка в опоках и заливка форм расплавленным металлом

1.1 Цель работы:

–          ознакомление с технологическими процессами приготовления формовочной смеси и изготовления литейных форм;

–          приобретение практических навыков формовки в опоках;

–          приобретение практических навыков заливки металла в формы.

1.2 Основные теоретические положения

Формы, используемые для получения отливок единожды (т.е. разрушаемые при извлечении отливки) называются разовыми. Разовые формы изготовляют из песчано-глинистых (наиболее часто применяемых), песчано-керамических, песчано-смоляных смесей. Для изготовления разовых литейных форм с применением формовочных смесей необходимы модели и опоки. Модели бывают металлические, деревянные, из пластмасс и пенополистирола. Модель представляет собой инструментальную оснастку, предназначенную для получения полостей литейной формы, соответствующих наружной конфигурации отливки.

При затвердевании металлов происходит их усадка (от 1 до 2,5 %), поэтому размеры модели должны быть больше размеров отливок на величину усадки отливаемого сплава. Усадкой называется свойст­во металлов уменьшать свои размеры и объем при затвердевании при последующем охлаждении. Для облегчения удаления модели из форм ее вертикальным поверхностям придают формовочные уклоны.

Сложные по форме модели делают разъемными, состоящими из двух и более частей. Модели должны иметь припуск на обработку от­ливки в тех местах, где он предусмотрен чертежом. Модели деталей с внутренними полостями имеют на конце выступы, называемые стержневыми зна­ками. Знаки окрашиваются в черный цвет. Предназначаются знаки для простановки стержней, оформляющих внутреннюю полость отливки.

Опоками называются чугунные, стальные и алюминиевые ящики, в которые набирается формовочная смесь. Ручная формовка в опоках применяется в единичном производстве для изготовления средних и мелких отливок. В зависимости от сложности отливки формовку производят в двух, трех и более опоках.

              Формовочную смесь готовят в смешивающих бегунах, куда загружают в определенной пропорции формовочный песок и связующее с водой (чаще всего в качестве связующего используют глину). Песок предварительно просушивают, размалывают и просеивают. Рекомендуемые составы формовочных смесей приведены в таблице 1.

Технологический  процесс изготовления литейной формы для заливки ее металлом называют формовкой. Технологический процесс формовки состоит из следующих операций (рисунок 1):

1          подготовка рабочего места к формовке (укладка подмодельной плиты на формовочный стол, установка опоки на подмодельную доску, установка модели) как показано на рисунке 1, а;

2          нанесение облицовочной смеси на модель как показано рисунке 1, б;

3          наполнение опоки несколькими слоями толщиной до 50 мм формовочной смесью и уплотнение смеси, при этом каждый слой хорошо уплотняют ручной или пневматической трамбовкой (утрамбованная земля не должна смываться струёй металла и должна выдерживать нагрузку при заливке формы) как показано на рисунке 1, в;

4          удаление излишка смеси как показано на рисунке 1, г;

5          переворачивание опоки как показано на рисунке 1, д;

6          установка верхней опоки, стояка и нанесение облицовочной смеси на модель как показано на рисунке 1, е;

7          вентилирование формы, для улучшения газопроницаемости формы дела­ют вокруг модели наколы душником (расстояние между вентиляционными каналами принимается равным 30- 45мм, а от модели 10-50мм каналов, 1,5- 3мм около модели, 6-10мм вне ее) как показано на рисунке 1, ж;

8          снятие и перевертывание верхней опоки как показана на рисунке 1, з;

9          прорезка питателей как показано на рисунок 1, и;             

10      извлечение модели из формы с помощью подъема (перед извлечением модели из формы, если формовка велась в двух опоках, их разнимают) как показано на рисунке 1, к;

11      прорезка ланцетами литниковых каналов (литниковой чаши), шлакоуловителя и исправление повреждения формы как показано на рисунке 1, л;

12      припыливание формы из мешочка древесным углем или графитом;

13      сборка формы (при наличии стержней их укладывают в форму в соответствии с технологией сборки);

14      заливка осуществляется в сырую или в сухую форму;

15      охлаждение отливки и извлечение ее из формы.

              1.3 Техническое оснащение

Для изготовления формы и ее заливки металлом необходимо следующее оборудование и инструменты: модели, подмодельные плиты, плавильная печь, опоки, смеши­вающие бегуны, формовочная лопата, трамбовки, гладилки, ланцеты, крючки, душники, подъемник для модели, клещи для извлечения от­ливок из формы, молоток, формовочный материал, серебристый гра­фит, жидкий металл для заливки форм.

1.4 Порядок проведения работы

–           приготовить формовочную смесь;

–           изготовить литейную форму для заданной отливки;

–           залить изготовленную литейную форму расплавленным металлом;

–           охлажденную отливку выбить из формы;

–           зарисовать эскиз полученной отливки и модели для ее изготовления.

              1.5 Содержание отчета

–           описать технологию изготовления формы по модели;

–           зарисовать эскиз модели отливки, литейной формы и изготовленной отливки (Приложение А и Б);

–           описать качество полученной отливки.

1.6 Техника безопасности

Во избежание травмирования случайными металлическими и другими твердыми  частицами, встречающимися в формовочной смеси, следует использовать лопатки при наполнении опоки смесью. Необходимо осторожно выполнять операции кантовки опоки. С целью предотвращения вытекания горячего металла по разъему формы необходимо установить на верхнюю опоку груз. Также необходимо соблюдать особую осторожность при заливке расплавленного металла, в процессе которого возможны искры и всплески. Следует использовать щипцы для извлечения еще горячей отливки из выбитой формы.

1.7 Контрольные вопросы

1     Что такое разовые литейные формы?

2     Какие инструменты и оснастка используется для ручного изготовления  литейной формы?

3     Каково назначение модели, из каких материалов они изготавливаются?

4     Каково назначение опоки и из чего она изготавливается?

5     Назовите рекомендуемые составы формовочных смесей для изготовления отливок из различных сплавов.

6     Расскажите последовательность выполнения операций при изготовлении формы, назовите инструменты, используемые при формовке и расскажите об их назначении.

7     Назовите причину разности линейных размеров отливки и модели для ее изготовления.

1 – подмодельная плита; 2 – модель отливки; 3 – нижняя опока; 4 – сито; 5 – трамбовка; 6 – верхняя опока; 7 – модель стояка; 8 – питатель; 9 – подъемник; 10 – вентиляционные наколы

Рисунок 1 – Последовательность операций при ручной формовке

Таблица 1 – Рекомендуемые составы формовочных смесей

Список использованной литературы

1 Быков П.О. Литейное производство. Методические указания к лабораторным занятия. – Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова, 2005. – 34 с.

2 Лабораторные работы по технологии литейного производства: Учеб. пособие. А.В. Курдюмов, А.М. Михайлов, Б.В. Бауман. Под общ. ред. А.В. Курдюмова. – 2-е изд. М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.

3 Фетисов Г.Н. Материаловедение и технология металлов. – М.: Высшая школа, 2008. – 877 с.

4 Шишкин А.В. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Т.1. – Новосибирск: Учебники НГТУ, 2004. – 447 с.

5 Шишкин А.В. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Т.2. – Новосибирск: Учебники НГТУ, 2004. – 506 с.

Приложение А

(Эскиз изготовленной отливки)

Приложение Б

(Эскиз модели для изготовления отливки)

4