Технологія виготовлення литих заготовок

Висота додатка повинна  бути така, щоб усадочна раковина повністю розмістилась у ньому.

Н пр від = d0 + 1,3D                      ( 10.6 )

Значення d0 знаходимо за номограмою залежно від висоти Н вузла живлення:

                                   Н = 50 + 1,3 * 154 = 250 мм

Переріз випору приймають  ½ перерізу стінки виливки. Якщо вся  виливка розташована в нижній пів – формі, слід застосовувати  відвідні випори, які не сприяють усадочній пористості у виливці і легко відділяються від неї.

 

 

 

 

 

11. Вибір формувальної  суміші і її властивості.

Формувальні суміші являють  собою багатокомпонентні співвідношення металів, які відповідають умовам технологічного процесу виготовлення ливарних форм. В якості вогнетривкої складової суміші використовують формувальний кварцевий пісок різної зернистості, для з’єднання часточок піску між собою  використовують формувальні глини, різноманітні смоли та інші зв’язуючі елементи. Крім цього, використовують різноманітні добавки ( мазут, графіт, дерев’яну муку та інші), призначені для надання сумішам спеціальних властивостей. З формувальної суміші виготовляють форми. Металеві сплави перед заливанням у форму перегрівають на  80 - 100ºС вище за температуру їх плавлення. Висока температура рідкого металу спричинює глибокі зміни в  самому формувальному матеріалі, їх  буде тим менше, чим більш вогнетривкий матеріал форми. Тому формувальні суміші повинні мати високу вогнетривкість. Від цієї властивості і величини зерен матеріалів, з яких виготовляють формувальні суміші залежить чистота поверхні виливка.

У процесі плавлення  метал насичується газами. При  охолодженні розчинність газів  знижується і, якщо стінки форми перешкоджатимуть їхньому виходу на зовні, це може призвести до утворення у виливку газових пухирів. Крім того, формувальна суміш під час заповнювання форми рідким металом також виділяє гази. Щоб полегшити їм вихід, формувальні суміші повинні мати добру газопроникність,  яка залежить від величини, зерен піску, вмісту глини і вологості суміші.

При заливанні струмінь рідкого металу може розмити стінки і частини форми, що виступають, гідростатичний тиск рідкого металу на стінки форми  дуже значний. Отже, формувальні суміші повинні мати достатню міцність в  ущільненому стані і бути також досить пластичними, щоб набирати форми моделі або порожнини стержневого ящика при формуванні [ 3].

Охолодження і кристалізація  металу у формі супроводжується  усадкою, внаслідок чого метал міцно  стискає стержні. Усадка відбувається при високій температурі, коли метал ще не досить міцний, тому, щоб запобігти утворенню тріщин у виливку, формульні і особливо стержневі суміші повинні бути піддатливими, тобто повинні мати здатність зменшуватися в об’ємі під дією металу, що охолоджується.

Крім названих вище властивостей, формувальні суміші не повинні липнути  до моделі і до стержневого ящика; повинні бути не гігроскопічними, довговічними і дешевими.

Для виготовлення формувальних і стержневих сумішей застосовуються матеріали, які поділяються на основні і допоміжні. До основних належать: піски, глини і зв’язуючі добавки, а до допоміжних – протипригарні добавки, добавки для збільшення піддатливості,  газопроникності.

Важливою складовою  формувальних сумішей є кварцевий  пісок. Він має високу вогнетривкість і забезпечує добру газопроникність. Як зв’язуючу добавку у формувальних сумішах використовують глину. У зволоженому стані вона покриває зерна піску, склеює їх і надає формувальній суміші пластичності і міцності. Проте глина різко знижую  газопроникність, тому вміст її в суміші не перевищує 8 – 12 % за об’ємом.

Взаємодія рідкого металу із стінками форми може призвести  до пригару зерен піску формувальної суміші до поверхні виливка і погіршення якості її внаслідок утворення  суцільної  кірки з оксиду металу і піску, яка утруднює наступну механічну обробку. Як протипригарні  добавки у склад формувальної суміші можна вводити кам’яновугільний пил, тальк,  графіт, маршаліт, магнезит, циркон тощо. Кам’яновугільний пил,  графіт, деревне вугілля при стиканні рідким металом згоряють, утворюючи гази, які перешкоджають стикання металу із зернами формувальної суміші. Ці протипригарні добавки наносять на поверхню форми для чавунного литва у вигляді шару пилу. З маршаліту, магнезиту і церкону виготовляють вогнетривкі фарби, які тонким шаром наносять на поверхню форми для сталевого литва. Тальк вводять до складу вогнетривкої фарби для чавунного і  бронзового литва. Найкраще усуває пригар протипригарна фарба на основі мінералу циркону ZrSiO4. Цирконова фарба нейтралізує взаємодію рідкого металу  з формою і дає змогу дістати складні фасонні виливки з чистою поверхнею із хромонікелевих і спеціальних сталей. При виготовленні великих і маломістких виливків стінки форми перебувають під великим статичним і динамічним тиском рідкого металу. Сушіння, яке застосовують для зміцнення форм, триває кілька годин і потребує збільшення виробничих площ та кількості опок, а також погіршує умови праці. Тому розроблений і широко використовується метод виготовлення форм, при якому закріплювачем у суміші є рідке скло. Застосування таких сумішей підвищує продуктивність праці при формуванні в 3 – 5 раз, підвищує й точність виливків, скорочує триваалість сушіння в 10 – 30 разів і економить паливо, яке потрібне для сушіння форм. Перевагами цих сумішей є їх висока міцність і газопроникність, мала газоутворювальна здатність і достатня піддатливість при усадці виливка, а також відсутність пригару на сталевих виливках. Разом з тим суміші на рідкому склі мають ряд недоліків: вони чутливі до перезволоження, гігроскопічні, прилипають до моделей і стержневих ящиків, утворюють пригар на чавунних виливках, видалення стержнів з виливка утруднене. Підготування формувальних сумішей починають з підготування вихідних матеріалів. Кварцевий пісок з початку сушать, а потім просівають ( для видалення зайвих домішок) і розподіляють по бункерах над змішувачами. Якщо глину застосовують у вигляді порошку, то її  з початку сушать у печах барабанного типу при температурі 200 - 250ºС, дроблять, розмелюють на бігунах і просівають. Тепер до формувальної суміші глину вводять у вигляді суспензії, а це усуває трудомісткі процеси дроблення і розмелювання.

Сумішоприготувальне  відділення сучасного ливарного  цеху – це технологічний ланцюг з різних установок, сполучених між собою безперервними транспортерами. Такий ланцюг легко механізувати й автоматизувати. Комплексна механізація підготовки і подавання складових формувальних і стержневих сумішей у змішувальні бігуни дала змогу скоротити важку фізичну працю на  80 – 85 %, підвищити продуктивність сумішоприготувального відділення при одночасному скороченні кількості робітників, підвишити якість формувальних і стержневих сумішей і культуру виробництва, а також поліпшити санітарно – гігієнічно умови роботи в цеху. Автоматична сумішоприготувальна установка має витратомірні бункери для сипких компонентів, дозатори для рідких компонентів і відцентрові бігуни.

Формувальні суміші класифікують на суміші  для сталевих, чавунних і кольорових сплавів. Для виготовлення виливок використовують облицювальні, наповнюючі та єдині формувальні суміші.

Облицювальні суміші викоритсовуються для утворення  робочої поверхні форми, яка безпосередньо  взаємодіє з розплавленим металом, її наносять на поверхню моделі шаром  товщиною 15 – 30 мм. Така суміш містить 50 – 90 % свіжих формувальних матеріалів ( піску і глини)  і 10 – 50 % попередньо використовуваної суміші, підготовані для повторного використання в якості складової частини формувальної суміші.

Наповнюючі суміші використовуються для заповнення опоки після нанесення облицювального шару на поверхню моделі. Наповнююча суміш складається  в основному із попередньо використовуваної суміші з незначною кількістю свіжих вихідних матеріалів. Облицювальні і наповнюючі суміші використовуються в дрібносерійному та одиничному виробництві при виготовленні середніх та крупних виливок відповідального призначення.

Єдина суміш використовується одночасно в якості облицювальної  та наповнюючої суміші. В склад  єдиної суміші входить 10 – 20 % свіжих формувальних матеріалів, а решту – попередньо використана суміш. Єдина формувальна суміш використовується в умовах машинної формовки в середньосерійному і масовому виробництві.

При приготуванні формувальних сумішей висушують і просівають кварцеві піски і формувальні  глини, видаляють метал і каркаси відпрацьованих із попередньо використовуваних сумішей, перемішують складові у спеціальних змішувачах з наступною витримкою у відстійниках для  рівномірного розподілу ваги і наступного розрихлення.

Формувальні піски в  залежності від величини залишку на крайніх ситах основної фракції розподіляють на  дві категорії А і Б. До категорії А належать піски із залишком на крайньому верхньому ситі основної фрації більше як на крайньому нижньому ситі, а до категорії Б – піски із залишком на крайньому нижньому ситі більшим як на крайньому верхньому.

За характером розподілу  зерен поділяються на ті, що відрізняються  концентрованою зерновою структурою, в яких переважаюча маса зерен  зосереджена на трьох  суміжних ситах; ті що  володіють  зосередженою зерновою структурою, в яких головна маса зерен розподілена більше як на  трьох ситах.

Для сталевої виливки із сталі  15Л виберемо піщано – глинисту форму складу наведеного у таблиці

Таблиця 11.1 Склад формувальної суміші

Масова частка Компонентів у %			Загальний вміст  глини	Сульфідна барда	Зерновий склад  піску	Газопроникливість	Вологість	Межа міцності на стиск, КПа
Відпрацьова-на суміш	Кварцевий пісок	Глина
90-92	6,5-8,0		8-10	1,5-2,0	016, 02А, 02Б	80- 100	3,4- 4,5	29- 49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.Вибір стержневих сумішей.

 

Стержні в процесі  заливки витримують значно більше термічне і механічне навантаження у порівнянні з, формою тому до стержневих сумішей 

ставлять  значно вищі умови. Міцність стержня в сухому стані і поверхнева твердість  мають бути вищими, як у формі.  Стержневі суміші повинні мати високу вогнетривкість, піддатливість і невелику гігроскопічність, особливо при формуванні по сирому, підвищену газопроникливість і малу газоутворюючу здатність.

Стержні за геометричними  розмірами, конфігурацією, умовами роботи та вимогами до точності, поділяють на п’ять класів [ 4 ].

1 клас -  стержні складної  конфігурації, ажурні, в яких  наявні  малі знаки, які утворюють у  виливках необроблювані порожнини,  до якості поверхні яких ставлять  високі вимоги. Наприклад, стержні стрічкового типу для відливки  корпусів двигунів внутрішнього згоряння.

2 клас – стержні  складної конфігурації, які мають   поряд з масивними частинами,  тонкі виступи, перемички. Вони  утворюють у виливці повністю  або частково оброблювані поверхні.

3 клас – стержні  середньої складності з масивними  знаками, які не  не мають  особливо тонких частин, але у  виливках є поверхні, до чистоти  яких ставлять особливі вимоги.

4 клас -  стержні простої  конфігурації, які утворюють у  виливках оброблювані і необроблювані поверхні, до якості яких особливих умов не ставлять.

5 клас – масивні  стержні, які утворюють великі  порожнини у великих виливках.

Суміш для стержнів 1 класу  повинні володіти високою міцністю,  поверхневою твердістю, високою  пластичністю у вологому стані, мінімальною газоутворюючою здатністю, доброю піддатливістю і вибиваємістю.

Суміші для стержнів 2 класу повинні володіти такими ж властивостями, але мати більшу міцність у вологому стані, щоб масивні  і високі частини стержня не руйнувалися під власною вагою.

Суміш для стержнів 3 класу  повинні мати  високу міцність у  вологому стані, добру піддатливість  і вибиваємість.

Суміш для стержнів 4 і 5 класів повинні мати високу міцність у вологому стані, добру піддатливість  і вибиваємість.

Технологічні властивості стержневих сумішей залежать від складових, які використовуються, і досягаються звичайною комбінацією складових між собою. В промислових умовах процес сушіння стержнів знижує продуктивність праці, збільшують тривалість технологічного циклу, сушильне обладнання займає значні площі і енерогозатрати. Цих недоліків немає технологічний процес виготовлення стержнів із сумішей, що твердіють в гарячих ящиках.

Стержневі суміші для  виготовлення стержнів в гарячих  ящиках містять швидкостердіючі органічні або органо-мінеральні  зв’язуючі, здатні до швидкого твердіння при нагріванні. Процес твердіння прискорює введення каталізаторів і продуванням гарячим повітрям.

Повністю механізувати виробництво крупних стержнів дозволяє рідкі самотвердіючі суміші ( РСС). Ці суміші  настільки текучі, що легко заповнюють стержневий ящик при вібрації, а потім тверднуть в ньому. Причиною текучості є піна, яка утворюється в процесі інтенсивного перемішування звичайної рідкоскляної суміші або суміші на інших органічних зв’язуючих з додаванням спеціальних речовин. Бульбашки піни  розділяють зерна піску, полегшують ковзання зерен, зменшують сили тертя, що і надає суміші властивість текучості. Текучість суміші може змінюватися залежно від складу суміші і тривалості перемішування. Тривалість збереження текучості теж можна регулювати. Звичайно вона складає 9 – 10 хвилин. За цей час суміш повинна бути розлита в стержневі ящики.

 

 

 

 

13. Вибір стержневих  ящиків і їх розробка.

Стержневі ящики виготовляють з дерева і металу. Дерев’яні стержневі ящики ділять за міцністю на  3 класи.

По першому класу  виготовляють стержневі ящики з  підвищеною точністю, для серійного  виробництва.

По другому класу  міцності виготовляють стержневі ящики, для дрібносерійного виробництва. Стержневі ящики виготовляють роз’ємними.