Точность геометрических размеров, шероховатость по­верхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих слу­чаях не удовлетворяет требованиям современной техники. Поэтому широко используются специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, кокильное, под давле­нием, центробежное и другие, позволяющие получать отливки по­вышенной точности, с малой шероховатостью поверхности, мини­мальными припусками на механическую обработку, а иногда пол­ностью исключающие ее, обеспечивают высокую производительность труда и т. д.

7.1. Литье в оболочковые формы

Оболочковые формы (разъемные, тонкостенные), изготов­ляют следующим образом: металлическую модельную плиту 1, на­гретую до температуры 200—250 °С, закрепляют на опрокидываю­щем бункере 2 (рис. 1, а) с формовочной смесью 3 и поворачивают его на 180° (рис. 1, б). Формовочная смесь, состоящая из мелко­зернистого кварцевого песка (93—96 %) и термореактивной смолы ПК-104 (4—7 %), насыпается на модельную плиту и выдерживается 10—30 с.


теплоты модельной плиты термореактивная смола в по­граничном слое переходит в жидкое состояние, склеивает песчинки с образованием песчано-смоляной оболочки 4 толщиной 5—20 мм в зависимости от времени выдержки. Бункер возвращается в исход­ное положение (рис. 1, в), излишки формовочной смеси ссыпаются на дно бункера, а модельная плита с полутвердой оболочкой 4 сни­мается с бункера и нагревается в печи при температуре 300—350 °С в течение 1—1,5 мин, при этом термореактивная смола переходит в твердое необратимое состояние. Твердая оболочка снимается с мо­дели специальными толкателями 5 (рис. 1, г). Аналогично изготов­ляют и вторую полуформу.

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

Готовые оболочковые полуформы склеивают быстротвердеющим клеем на специальных прессах, предварительно установив в них ли­тейные стержни, или скрепляют скобами. Кроме оболочковых форм этим способом изготовляют оболочковые стержни, используя нагреваемые стержневые ящики.

Рис. 1. Последователь­ность операций формовки при литье в оболочко­вые формы

Оболочковые формы и стержни изготов­ляют на одно- и многопозиционных автоматических машинах и авто­матических линиях.

Заливка форм производится в вертикальном или горизонтальном положении. При заливке в вертикальном положении литейные формы 6 помещают в опоки-контейнеры 7 и засыпают кварцевым пес­ком или металлической дробью 8 (рис. 1, д) для предохранения от преждевременного разрушения оболочки при заливке расплава.


Выбивку отливок проводят на специальных выбивных или вибра­ционных установках. При очистке отливок удаляют заусенцы, зачи­щают на шлифовальных кругах места подвода питателей и затем их подвергают дробеструйной обработке.

Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую геометриче­скую точность отливок, так как формовочная смесь, обладая высокой подвижностью, дает возможность получать четкий отпечаток модели. Точность отпечатка не нарушается потому, что оболочка снимается с модели без расталкивания. Повышенная точность формы позволяет в 2 раза снизить припуски на механическую обработку отливок. Применяя мелкозернистый кварцевый песок для форм, можно сни­зить шероховатость поверхности отливок. Высокая прочность обо­лочек позволяет изготовлять формы тонкостенными, что значительно сокращает расход формовочных материалов и т. д. В оболочковых формах изготовляют отливки с толщиной стенки 3—15 мм и массой 0,25—100 кг для автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин из чугуна, углеродистых сталей, сплавов цветных металлов.

Литье по выплвляемым моделям и сущность метода.

Литье в формы, полученные по выплавляемым моделям, с давних времен применяли для получения литых скульптур, украшений и т. д.

В промышленности для изготовления деталей машин и приборов этот прогрессивный способ получает все более широкое применение. Сущность способа состоит в том, что детали получают заливкой в неразъемные тонкостенные керамические формы, изготовленные с помощью моделей из легко плавящихся составов. Применение таких форм позволяет получать сложные по форме отливки из любых сплавов с повышенной точностью по размерам и частоте поверхности. Этот способ часто называют способом точного литья.


Модельные составы. Для изготовления моделей применяют различные легкоплавкие составы, например, ПС 50-50, который состоит из 50 % парафина и 50 % стеарина с температурой плавления около 55 градусов и хорошей жидкотекучестью.

Недостаток такого сплава в том, что он начинает размягчаться при 30…35 градусах.

ПСБ и ПЦТ в модельные составы обладают высокой прочностью и теплостойкостью, применяются в виде паст, что уменьшает время затвердевания моделей в пресс-формах. Однако повышенная вязкость требует увеличения мощности установок при их приготовлении и увеличения давления запрессовки модельного состава в пресс-формы.

Четырехкомпонентные составы Р-3 обладают высокой прочностью и теплостойкостью.

Модельные составы ПСЭ и ПЦЭ, содержащие до 15% этилцеллюлозы, имеют повышенную температуру размягчения, прочность в 1,5-2 раза выше по сравнению с прочностью составов ПС. Составы с этилцеллюлозой склонны к утяжинам, особенно в массивных частях модели. Модельные составы применяют в жидком состоянии и в виде пасты для тонкостенных, крупных моделей.


Изготовление моделей в массовом и крупносерийном производстве осуществляют запрессовкой состава, подогретого до пастообразного состояния, в стальные пресс-формы под давлением 3-5 ат.

На рисунке приведена схема устройства десятипозиционного автомата карусельного типа.

На каждой позиции вращающегося стола 1 расположены прессовочные устройства: разборные пресс-формы 3 со шприцами для запрессовки 4 и пневмоцилиндрами 2 для сборки и разборки пресс-форм. На позиции первой модельный состав запрессовывают в форму, на позициях со второй по седьмую происходит охлаждение пресс-форм. На позиции восьмой пресс-форма открывается и модель 5 сбрасывается толкателями в водяной конвейер 6. На позиции девятой происходит подготовка пресс-формы к следующему циклу работы. Литниковый канал прочищают иглой, приводимой в движение пневмоцилиндром 7. Пресс-форму продувают сжатым воздухом и смазывают тонким слоем трансформаторного масла форсункой 8. На десятой позиции пресс-форма закрывается. Для изготовления моделей мелких деталей используют многоместные пресс-формы, в которых получают не отдельные модели, а звенья из нескольких моделей, что значительно упрощает их сборку в много модельные блоки.

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

рис 1

а — отливка

б — пресс-форма

в — электропечь для расплавления легкоплавкого сплава

г — пресс-форма, заполненная легкоплавким сплавом

д — легкоплавкая модель

е — легкоплавкие модели с литниковой системой

ж – легкоплавкие модели, покрытые слоем огнеупорного материала

з – заформованные легкоплавкие модели


Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

В серийном производстве, где часто меняют номенклатуру деталей, вместо стальных применяют пресс-формы из алюминиевых сплавов, а так же более дешевые, но не долговечные пресс-формы из пластмасс, гипса и других материалов. Запрессовку модельных составов производят на пневматических, рычажных и других прессах или вручную.

Монтаж блоков моделей.

Мелкие модели собирают в блоки, приклеивая или припаивая их электропаяльниками к общей литниковой системе рис 2.

Это дает значительную экономию металла и облегчает последующие операции изготовления керамических форм. В механизированных и автоматизированных цехах блоки из моделей собирают на специальных приспособлениях (металлических стояках-каркасах), что обеспечивает плотное соединение моделей без припаивания.

рис 2

Формирование керамической оболочки на блоках.

Тонкая керамическая оболочка должна иметь высокую прочность и огнеупорность, хорошую податливость и газопроницаемость, обеспечивать высокую частоту поверхности отливок. Оболочка общей толщиной до 5-6 мм состоит из трех-восьми последовательно наносимых слоев. Для образования каждого слоя модель погружают в жидкую суспензию, затем обсыпают песком и сушат. Суспензия состоит из связующего – гидролизированного раствора этил силиката (70%), содержащего 40-50% оксида кремния и пылевидного кварца (30%).


Разработаны и другие связующие, например, растворы с низким содержанием оксида кремния и добавками поверхностно-активных веществ. Применение жидко стекольных суспензий ухудшает качество поверхности отливок. Для первого слоя целесообразно применять мелкозернистый песок, для последующих слоев – крупнозернистый с целью повышения газопроницаемости оболочки и снижения стоимости материала. В обычном кварцевом песке при прокаливании происходят полиморфные превращения, что может привести к образованию трещин и деформации оболочки. Значительно более качественным в этом отношении являются плавленый кварц, корунд и другие материалы.

Сушку проводят на воздухе после нанесения каждого слоя в течение 2-4 часов. Её можно ускорить, используя пары аммиака. При сушке в псевдокипящем слое силикагеля её продолжительность резко сокращается (до 3-5 минут) при одновременном улучшении качества оболочек. Окончательное затвердевание оболочек происходит при прокаливании.

Выплавление моделей из керамических форм производят различными способами. Легкоплавкие парафина-стеариновые составы обычно удаляют в ваннах с горячей водой. Этот способ технически прост и обеспечивает возврат модельного состава до 90-95%. Его недостаток состоит в том, что при увеличении продолжительности пребывания в воде понижается прочность оболочек на этилсиликатном связующем.


Более тугоплавкие модельные составы выплавляют горячим воздухом, иногда паром.

Эффективным является новый способ удаления моделей в высококипящих жидкостях, например, полигликолях при 200-250 градусах. При этом не только значительно сокращается время выплавки, но и улучшается качество оболочки.

Формовку оболочек проводят для упрочнения, чтобы не происходило их деформирования и разрушения при заливке. Для этого оболочковые формы устанавливают в опоки или в жакеты и засыпают песком или другими формовочными материалами, уплотняя их на вибростолах, для этой же цели можно использовать жидкие самотвердеющие смеси.

Прокаливание оболочковых форм до 900-1000 градусов проводят для удаления остатков модельных составов, газотворных веществ из материала оболочки, завершения процессов её твердения. Кроме того, нагревание формы обеспечивает лучшее заполнение при заливке.

Заливка, выбивка и очистка отливок.

Заливку обычно проводят в горячие формы сразу же после их прокаливания. С повышением температуры нагрева формы до 1200-1250 градусов во многих случаях уменьшается усадочная пористость и повышается качество отливок. Заливку особо ответственных изделий ведут с применением фильтров.


Керамическая оболочка легко отслаивается и удаляется при выбивки опок на вибрационных решетках. Остатки оболочки, в частности в полостях и отверстиях, удаляют кипячением отливок в щелочных растворах с последующей промывкой горячей водой.

На ряде отечественных заводов работают автоматические линии, включающие установки для изготовления модельного состава, нанесения суспензии и т.д.. Автоматизация обеспечивает экономическую эффективность указанного способа литья, особенно в условиях массового производства.

Особенности способа и области применения.

Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме литых деталей из любых сплавов с повышенной точностью и чистотой поверхности. При его применении значительно уменьшается, а в ряде случаев исключается механическая обработка деталей. Вмести с этим, технологический процесс является продолжительным и технически сложным, требует расхода дорогих материалов. Стоимость одной тонны отливок в несколько раз больше, чем в других способах литья. Наиболее часто этим способам получают небольшие отливки. Литье по выплавляемым моделям применяют при массовом производстве мелких, сложных, тонкостенных отливок. Для некоторых труднообрабатываемых жаропрочных магнитных и других сплавов с особыми свойствами получение точных отливок по выплавляемым моделям является единственным способом изготовления изделий. Одним из направлений в развитии точного литья является применение взамен легковыплавляемых моделей, легкорастворимых и газифицируемых моделей.


Легкорастворимые модели делают из различных составов, например, на основе мочевины с добавками полиэфирного спирта, легко растворяющихся в воде. Такие модели в некоторых случаях обеспечивают более высокое качество отливок, чем применение выплавляемых моделей.

Литье по газифицируемым моделям – новый, прогрессивный способ точного литья. Модели, изготовленные из вспененного полистирола, из формы не удаляют. Они газифицируются (разлагаются) во время заливки сплава. Такой способ значительно упрощает и удешевляет формовку, обеспечивает высокое качество литья. Экономическая эффективность такого способа особенно значительна, особенно значительна в производстве крупных сложных отливок.

Особенности литья по пенопластовым моделям – применение не разъемных форм, из которых модель не извлекается, а газифицируется. Таким образом получают отливки от 0,2 кг до нескольких тонн из стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов в единичном и серийном производствах.

Пенополистирол из которого изготавливается модель имеет малую плотность, разлагается при температуре 300-350 градусов, выделяя пары стирола, легко обрабатывается, даже простым ножом и разогретой проволокой.

В мелкосерийном производстве пеноплаттовые модели изготавляют механической обработкой в ручную с помощью пил, рубанка, фуганка и на станках (строгальных, фрезерных, сверлильных и шлифовальных) Модели часто изготовляют по частям, которые затем соединяют склеиванием, сваркой, спеканием.


В крупносерийном производстве модели из полистирола поучают методом вспенивания в металлических или пластмассовых формах. В Форму, полость которой имеет конфигурацию и размеры модели, загружают полистироловые гранулы. При нагревании гранулы вспениваются, расширяются, спекаются между собой, полностью заполняют полость формы. После охлаждения модель извлекают из формы.

Пенопластовую модель формуют в опоке обычным способом. Формовочную смесь чаще уплотняют на встряхивающих и вибрационных станках.

После изготовления форму заливают сплавом, при этом модель, которая осталась в форме, газифицируется, и газы удаляются в выпоры, а место, где находилась модель, заполняют сплавом для образования отливки.

Применяют и другие способы изготовления отливок с помощью модели из пенопласта. Пенопластовые модели применяют также вместо выплавляемых моделей.

Выжигаемые модели.

Кроме выплавляемых моделей в литейном производстве используют выжигаемые модели при изготовлении ответственных отливок массой до 3,5 тонн из чугуна, стали и цветных сплавов в единичном производстве. Для изготовления выжигаемых моделей используют пенополистирол, который в 50…100 раз легче древесины, легко режется горячей проволокой и легко склеиванием можно получить полистироловые выжигаемые модели самой сложной конфигурации. Этот метод отличается большой точностью и экономией металла из-за отсутствия формовочных уклонов.

Министерство образования Российской Федерации

Уфимский Государственный Технический Университет

Контрольная работа по дисциплине:

«Машины и оборудование»

Тема: «Оборудование для литья под давлением»

Выполнила студентка 2 курса

гр. Э-220 Морозова А.С.

очно-заочного отделения

ФЭМФ

Проверил

преподаватель: Шарифьянов Ф.Ш.

Уфа-2004

Содержание

1. Введение……………………………………………………………2

2. Сущность метода литья под давлением

и область его применения………………………………………..4

3. Оборудование и технология для литья под давлением………..5

4. Особенности формирования отливок………………………….10

5. Автоматизация литья под давлением………………………….11

6. Технико-экономическая оценка………………………………..12

7. Заключение……………………………………………………….13

8. Список литературы ……………………………………………..14

Введение

Литье под давлением применяют, в основном, при изготовление сложных тонкостенных отливок с глубокими полостями, получение которых в металлических формах обычным способом кокильного литья невозможно так как жидкий металл, соприкасаясь с формой, очень быстро охлаждается и теряют свою жидкотекучесть, в результате чего плохо заполняются наиболее глубокие и узкие полости. Металл может заполнить все полости такой формы только под большим давлением (200-500 МПа), которое и создается прессующим поршнем машин для литья под давлением. Литейная форма в этом случае должна выдерживать высокие давления. Поэтому все элементы литейной формы (называемой пресс-формой), в том числе стержни, изготовляются из металлов. Высокие давления в пресс-форме стремятся раскрыть ее, поэтому механизм закрытия пресс-форм машины должен обес­печивать надежное удержание пресс-формы в замкнутом состоянии, часто он построен на основе мощных рычажных самотормозящих систем. Вследствие действия больших давлений и усилий все манипуляции с пресс-формой (открытие, закрытие, выталкивание отливки, вставка и вытяжка стержней и др.) выполняются только машиной.

Литьем под давлением можно получать самые сложные, самые тон-костенные (до 1 мм) отливки, с самыми мелкими (диаметром до 1 мм) длин- ными отверстиями, с готовой резьбой, надписями, рельефом, накаткой, с са-мой чистой поверхностью (рядовая шероховатости Яс = 2,5), с самой вы-сокой точностью размеров (до 9-го квалитета), с самыми малыми при-пусками на обработку резанием (0,3—0,5 мм). Этот способ литья обла-дает самой высокой производительностью, соперничая с листовой штам- повкой (самый высокопроизводительный процесс машиностроительного про-изводства), если штамповка производится более чем за одну операцию. Отливки отличаются также коррозионной стойкостью и герметичнос-тью. К недостаткам этого способа относятся газо­вая пористость и усадоч-ные раковины в отливках, однако разработаны методы их преодоления. Наличие в отливках пор со сжатыми в них газами делают нежелательной их термическую обработку.

Литьем под давлением изготовляют отливки массой от нескольких граммов до 30 кг и более: блоки цилиндров автомобильных двигателей: корпуса электродвигателей; корпуса гидротрансформаторов, картеры блока двигателей автомобилей; корпуса фотоаппаратов, карбюраторов, мясорубок, водопроводной арматуры, приборов, готовален, замков, швейных машин, застежек «молния» и др.

Сущность метода литья под давлением и область его применения

Сущность состоит в том, что жидким металлом принудительно заполняют металлическую пресс-форму под давлением, которое поддерживают до полной кристаллизации отливки. Давление обеспечивает быстрое и хорошее заполнение формы, высокую точность и малую шероховатость поверхности отливки. Принудительное питание отливки жидким металлов исключает возможность образования усадочных раковин, пористости и не требует установки прибылей. Ускоренная кристаллизация металла в металлической пресс-форме под давлением обусловливает образование мелкозернистой структуры. Благодаря внешнему давлению растворенные в металле газы остаются в твердом растворе, что снижает газовую пористость металла. Отливки, полученные этим методом, как правило, не имеют припусков на механическую обработку и после удаления из формы являются готовыми деталями. Литьем под давлением можно получать отливки с толщиной стенки до 0,5 мм, сложной конфигурации и с отверстиями диаметром до 1 мм.

Пресс-формы очень сложны, трудоемки и дороги. Поэтому литье под давлением применяется в основном в массовом и крупносерийном производстве отливок преимущественно из цветных (цинковых, алюминиевых, медных, магниевых) сплавов, которые при заливке имеют температуру гораздо меньшую, чем у черных. Стойкость пресс-форм (в ты-сячах запрессовок) может достигать для цинковых сплавов 300— 500, для магниевых 80—100, для алюминиевых 30—50 и для медных 5—20.

Оборудование и технология для литья под давлением

Литье под давлением — наиболее производительный способ из-товления относительно небольших отливок из цветных сплавов с высокой точностью по размерам и чистотой поверхности.

Отливки получают в стальных пресс-формах. Расплавленный сплав заполняет пресс-форму под давлением поршня до 300 МН/м2 (3000 кгс/см2), быстро затвердевает и образует отливку. Затем пресс-форма раскрывается, готовая отливка удаляется толкателями.

Литье под давлением осуществляют на компрессорных и поршневых машинах высокой производительности, дающих 200…400 отливок в час. Поршневые машины выпускают с горячей или холодной камерой сжатия, расположенной горизонтально или вертикально. Машины с горячей камерой сжатия, в которых камера находится непосредственно в расплаве, применяют для получения отливок из сплавов с низкой температурой плавления на основе цинка, олова и свинца. Машины с холодной камерой сжатия, в которых камера вынесена за пределы расплава, используют для получения отливок из более тугоплавких цветных сплавов на основе алюминия и магния.

На поршневых машинах с вертикальной холодной камерой прессования (рис. 2, а) расплав 4 заливают в камеру сжатия 5 (положение I). Верхний поршень 1, опускаясь, давит на расплав и на нижний поршень 10, который при движении вниз открывает литниковый канал 3. Металл заполняет полость 2 пресс-формы, состоящей из двух половин 6 и 7 (положение II). Объем жидкого металла должен быть больше объема полости формы, чтобы между верхним и нижним поршнем оставался избыток металла. Давление верхнего поршня поддерживают до полной кристаллизации отливки, после чего пресс-форму раскрывают и отливку 9 вместе с литником 12 выталкивают из формы толкателями 8. Нижний поршень выталкивает наружу избыток металла 11 (положение III), и его отправляют в переплав.

Поршневые машины с холодной камерой прессования применяют для получения отливок из латуней, алюминиевых, магниевых и других цветных сплавов, а также стальных отливок.

В отечественном литейном производстве все большее распространение получают машины с горизонтальной камерой прессования. В этих машинах меньше охлаждение жидкого металла и его гидравлическое сопротивление при заполнении формы. Машины имеют на 10—20% более высокую производительность, проще в обслуживании.

Поршневые машины с холодной камерой прессования применяют для получения отливок из латуней, алюминиевых, магниевых и других цветных сплавов, а также стальных отливок.

В отечественном литейном производстве все большее распространение получают машины с горизонтальной камерой прессования. В этих машинах меньше охлаждение жидкого металла в его гидравлическое сопротивление при заполнении формы. Машины имеют на 10—20% более высокую производительность, проще в об­служивании.

На (рис. 2, б) показана работа машины с горизонтальной холодной камерой прессования. Все операции на ней выполняются в той же последовательности.

На (рис. 2, в) приведена схема работы поршневой машины с горячей камерой прессования. Чугунный тигель 13 с жидким металлом все время подогревают снизу газом через форсунку 21. Перед заливкой пресс-форму 19 закрывают, и мундштук 18 соединяется с каналом 17. При верхнем

положении поршня 16 через отверстие 14 сплав заполняет камеру сжатия 15 и канал. При движении вниз поршень впрессовывает жидкий металл в полость формы. После затвердевания металла давление снимают, поршень движется вверх, форму раскрывают и отливку выталкивают толкателями 20. Машины с горячей камерой сжатия более производительны и

расходуют меньше жидкого металла, однако их нельзя применять для литья сплавов с температурой плавления более 500°С из-за быстрого изнашивания поршня.

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

рис. 2. Схемы поршневых машин для литья под давлением

Такие машины применяют для литья из свинцово-сурьмянистых, цинковых, магниевых и алюминиевых сплавов с невысокой температурой плавления и мало агрессивных к материалам тигля и камеры прессования. Благодаря малому охлаждению сплава при заполнении пресс-формы на таких машинах можно производить очень мелкие детали — массой до нескольких граммов. Предельная масса отливок составляет до 25—30 кг. Машины имеют очень высокую производительность — до 3000 и более отливок в час при работе в автоматическом режиме.

В машинах с холодной камерой сжатия поршень контактирует с расплавом в течение короткого промежутка времени и поэтому мало изнашивается. Здесь можно значительно повысить давление, что гарантирует высокую плотность и прочность отливок. Если в машинах с горячей камерой сжатия давление достигает 20 МПа, то в машинах с холодной камерой сжатия при литье алюминиевых и медных сплавов давление может достигать 100… 300 МПа.

Компрессорные машины, работающие на сжатом воздухе, применяются очень редко.

Комплексы автоматизированные для литья под давлением А1107, А71118 и др. имеют в своем составе базовую машину и оборудование с различной степенью механизации разного количества околомашинных операций (от одной -двух до всех): дозатор для заливки сплава пнев-матический, магнито-динамический, механический, иногда вместе с печью; механизм или манипулятор для удаления отливки из маши-ны; устройство для обдувки и смазывания пресс- формы; пресс для обрезки литника и облоя; устройство для контроля параметров техноло-гического процесса; устройство для охлаждения отливок; устройство смазывания камеры прессования; систему гермо-статирования пресс-формы.

Перечисленное выше околомашинное оборудование поставляет-ся и без машины, в комплектах средств околомашинной механи- зации КОМ- 1,25, КОМ- 2,5, КОМ- 5, А97, выпускаемых для механи-зации и автоматизации, действующих на заводах машин литья под давлением. Поставляются не только полные комплекты, но и отдельные агрегаты из них.

Особенности формирования отливок

При литье под давлением расплав заполняет пресс-форму с очень большой скоростью (за доли секунды). При этом происходит быстрое закупоривание вентиляционных каналов пресс-формы, и из её полости не полностью удаляются воздух и газы, образующиеся от испарения и сгорания смазки. В затвердевшей отливки появляется газовая пористость. В металлической пресс-форме расплав затвердевает очень быстро, что приводит к получению мелкокристаллического строения. При этом тонкие по сечению литники затвердевают раньше отливки, её питание расплавом прекращается до завершения усадки. Усадка проявляется в том, что увеличивается объём газовых пор. Поэтому отливки имеют специфический дефект — газоусадочную пористость. Это приводит к снижению плотности отливок, понижению пластичности. Отливки нельзя подвергать термической обработке, так как при нагревании вследствие расширения газовых пор поверхность металла может вспучиваться.

Для устранения газоусадочной пористости разработаны специальные мероприятия. К ним относится, например, применение вакуумирования полости формы и самого расплава.

Автоматизация литья под давлением

По своей сущности литьё под давлением является высокомеханизированным процессом. Управление рабочими органами машины при прессовании, удалении отливки осуществляют с пультов или при помощи рычажных механизмов. Вручную выполняют такие операции, как заливка дозы сплава в камеру прессования, очистка поверхности пресс-формы от тонких плёнок металла, смазка поверхности пресс-формы и камеры прессования.

Наиболее трудоёмкой и сложной из этих операций является заливка жидкого металла. Автоматически работающие машины для литья под давлением имеют специальные заливочно-дозирующие устройства. Очистку поверхности раскрытых пресс-форм проводят обдувкой сжатым воздухом и перемещаемыми пневматическими устройствами металлическими щитками. Смазка после очистки наносится распылением специальными устройствами, работающими в автоматическом режиме.

Автоматизация машин и операций обрубки литников, очистки заусенцев позволяет создавать в цехах автоматические линии с участками для литья под давлением.

Технико-экономическая оценка

Литьём под давлением изготавливают отливки от нескольких граммов до десятков килограммов из алюминиевых, магниевых, медных и других цветных сплавов, реже из тугоплавкой стали. Этот способ позволяет получать литые детали простой формы и сложные фасонные тонкостенные отливки. Нередко такие детали отправляют на сборку без механической обработки, лишь после зачистки заусенцев.

Машины для литья под давлением , работающие в автоматическом режиме, имеют очень высокую производительность — до 3000 и более отливок в час.

К недостаткам способа относятся ограниченная масса отливаемых деталей — примерно до 50 кг, высокая стоимость и сложность изготовления пресс-форм, трудность получения отливок со сложными полостями. Отливки имеют газоусадочную пористость и их нельзя подвергать термической обработке. При получении отливок из тугоплавкой стали, пресс-формы имеют небольшую долговечность.

Наиболее экономически выгодным является литьё под давлением в массовом производстве сложных фасонных тонкостенных отливок из цветных сплавов — деталей приборов, автомобилей, тракторов, самолётов.

Литьё под низким давлением (до 1 ат) применяют для получения тонкостенных крупногабаритных отливок (рис. 3). Расплавленный сплав в электротигле, поступает в форму с песчаным стержнем под давлением инертного газа на зеркало металла. При извлечении затвердевшей отливки давление газа снимают.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Череповецкий Государственный Университет

Институт Педагогики и Психологии

Кафедра: профессионального и технологического образования

Реферат

Тема: «Способы литья в специальные формы»

Череповец — 2009

Содержание:

1. Литьё в оболочковые формы

2. Литьё по выплавляемым моделям

3. Литьё в кокиль

1. Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы — это способ получения отливок свободной заливкой расплава в оболочковые формы из термореактивных смесей.

Оболочковые формы отличаются высоким комплексом технологических свойств: достаточной прочностью, газопроницаемостью, податливостью, негигроскопичностью. По сравнению с отливками, полученными в песчаных формах, детали, отлитые в оболочковые формы, имеют в 1,5 раза меньший припуск на механическую обработку.

Оболочковые формы изготавливают из формовочных песчано-смоляных смесей с термопластичными или термореактивными связующими смолами. Если смола в смеси находится в порошкообразном состоянии, то такую формовочную смесь называют неплакированной, а если зерна песка покрыты сплошной тонкой пленкой смолы, то смесь будет плакированной. Формовочная смесь содержит наполнитель — мелкозернистый кварцевый песок — 100%: связующее — пульвербакелит (фенолформальдегидная смола с добавками уротропина) – 6 — 7%; увлажнитель (керосин, глицерин) — 0,2 — 0,5%; растворитель (ацетон, этиловый спирт) — до 1,5%.

Размягчение введенной в смесь смолы происходит при 70 — 80 °С, а при 100 — 120 °С она уже плавится, покрывая поверхность зерен песка тонкой клейкой пленкой. Последующий нагрев смолы до 200 — 250 °С вызывает ее необратимое затвердевание и, как следствие, существенное повышение прочности и жесткости оболочковой формы. Оболочковые формы получают с помощью нагретых металлических моделей, изготавливаемых из серого чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Каждая форма состоит из двух соединенных (путем склеивания пульвербакелитом и жидким клеем или с помощью скоб, струбцин) оболочковых полуформ. Толщины оболочек для мелких и среднего размера отливок колеблются соответственно в пределах 8 — 10 и 12 — 15 мм. Технология изготовления оболочек включает в себя следующие операции;

1. Нагрев модельной оснастки до 200 — 250 °С.

2. Нанесение на рабочую поверхность модельной оснастки (пульверизатором) разделительного состава — быстро затвердевающей силиконовой жидкости, образующей при этом разделительную пленку, которая предотвращает прилипание к оснастке формовочной смеси и тем самым упрощает последующее отделение оболочки от модели.

3. Нанесение песчано-смоляной смеси на модельную оснастку одним из следующих способов; путем свободной засыпки поворотного или стационарного бункера, пескодувным методом, путем свободной засыпки с допрессовкой. Указанные способы изготовления оболочковых форм различаются, по существу, лишь приемами нанесения песчано-смоляной смеси на модельную оснастку.

4. Формирование и отверждение оболочки необходимой толщины. Широко применяется насыпной (бункерный) способ формообразования оболочки, основанный на использовании поворотного бункера, для свободной засыпки формовочной смесью модели вместе с модельной плитой (рис. 1.1). Бункер наполняют песчано-смоляной смесью. Нагретая и обработанная разделительным составом модельная плита с моделью закрепляется на приемной рамке поворотного бункера (рис. 1.1, а). Засыпка модели и модельной плиты смесью осуществляется поворотом бункера на 180° (рис. 1.1, б). Для формирования оболочки толщиной 5 — 15 мм плиту выдерживают под смесью в течение 15 — 20 с. При этом смола быстро плавится и затвердевает, образуя полутвердую оболочку. Затем бункер возвращают в исходное положение (рис. 1.1, в). С него снимают модельную плиту с налипшей оболочкой и помещают в печь для доотверждения оболочки (режим окончательного отверждения смолы – 300 — 350 °С, 1 — 3 мин).

5. Съем оболочковой полуформы после ее изготовления с модели осуществляется с помощью толкателей (рис. 1.1, г).

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

Рис. 1.1. Схема изготовления оболочковой формы с помощью поворотного бункера

Перед заливкой собранные формы с вертикальной плоскостью разъема (а также формы крупных размеров) помещают в контейнеры и засыпают чугунной дробью. Этим предотвращается коробление и разрушение форм при их заливке расплавом. Небольшие формы с горизонтальной плоскостью разъема устанавливают для заливки на слой песка.

Способом литья в оболочковые формы получают отливки массой от 0,2 до 200 кг практически из любых литейных сплавов. Этим способом изготавливают ребристые мотоциклетные цилиндры, коленчатые валы автомобильных двигателей.

Преимущества способа литья в оболочковые формы: возможность получения тонкостенных отливок сложной формы; гладкая и чистая поверхность отливок; небольшой расход смеси; качественная структура металла за счет повышенной газопроницаемости форм; широкая возможность автоматизации; небольшие допуски на обработку резанием. Недостатки: ограниченный размер отливок (до 1500 мм); высокая стоимость смесей; выделение вредных паров и газов из смесей при изготовлении форм.

2. Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) — это процесс получения отливок в неразъемных разовых огнеупорных формах, изготавливаемых с помощью моделей из легкоплавящихся, выжигаемых или растворяемых составов. Используют как оболочковые (керамические), так и монолитные (гипсовые) формы. Таким образом, рабочая полость формы образуется выплавлением, растворением или выжиганием модели. Отливки, полученные методом ЛВМ, мало отличаются (по размерам и форме) от готовой детали. Этим способом можно получать сложные тонкостенные детали (например, охлаждаемые лопатки ГТД, художественные и ювелирные изделия). Литье по выплавляемым моделям осуществляют различными способами заливки: свободной, центробежной, под низким давлением, с использованием направленной кристаллизации.

Модельные составы, применяемые при литье по выплавляемым моделям, должны обладать минимальными значениями усадки и коэффициента термического расширения, иметь высокую жидкотекучесть в вязкопластичном состоянии, хорошо смачиваться керамической или гипсовой суспензией, наносимой на модель, но химически с ней не взаимодействовать, обладать температурой размягчения, превышающей 40 °С. В табл. 1 приведена характеристика основных групп модельных составов.

При использовании широко распространенных воскообразных составов модели изготавливаются из расплавов или паст. Наряду с основными компонентами (парафин, стеарин и т. п., см. табл. 2) эти составы содержат синтетические полимеры (например, полиэтиленовый воск), повышающие теплоустойчивость и прочность моделей. Составы на основе натуральных и синтетических смол (см. табл. 2) по сравнению с составами первой группы обладают большей прочностью и теплоустойчивостью.

Таблица 1 и 2

Классификации модельных составов

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

Водорастворимые составы (см. табл. 2) на основе мочевины (карбамида), азотнокислых и других водорастворимых солей имеют малую усадку и плавятся в области температур 129 — 339 °С. Они широко используются для изготовления сложных по форме стержней.

Использование выжигаемых модельных составов упрощает и удешевляет формовку, повышая при этом точность литья, что обусловлено газифицированием (разложением) выжигаемого состава при заливке сплава. Суспензионный полистирол, используемый в выжигаемых составах, обеспечивает теплоустойчивость моделей в процессе ускоренной сушки слоев оболочковых форм при 70—80 °С.

Выплавляемые модельные составы с твердыми наполнителями (табл. 3) в сущности, представляют собой изотропный композиционный материал с пластичной матрицей и распределенными в ней частицами твердого порошка (наполнителя). В данном случае имеется возможность формирования необходимых свойств модельного материала за счет количественного и качественного изменения составов наполнителя и матрицы. Это позволяет использовать указанные модельные составы в производстве литых лопаток газотурбинных двигателей.

Таблица 3.

Компоненты выплавляемых и эмульсионных модельных составов с твердыми наполнителями

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

Эмульсионные модельные составы с твердыми наполнителями (см. табл. 3) по ряду технологических (усадка, прочность, чистота поверхности) и коррозионных (взаимодействие с влагой воздуха и этилсиликатным связующим) свойств являются более приоритетными по сравнению с ранее рассмотренными выплавляемыми модельными составами (с твердыми наполнителями).

Технология литья по выплавляемым моделям. Изготовление моделей осуществляется посредством заливки или запрессовки модельного состава в пастообразном (подогретом) состоянии в специальные пресс-формы 1 (рис. 2, а). В частности, литьевой способ получения пенополи-стироловых моделей на специальных термопластавтоматах включает в себя пластификацию нагревом (100 — 220 °С) гранул полистирола, впрыскивания его в пресс-форму с последующим вспениванием и охлаждением модели. Для производства пресс-форм используют как металлические (стали, алюминиевые и свинцово-сурьмянистые сплавы), так и неметаллические (гипс, эпоксидные смолы, формопласт, виксинт, резина, твердые породы дерева) материалы. Пресс-формы, используемые для получения моделей, должны обеспечить им высокие параметры точности размеров и качества поверхности, быть удобными в изготовлении и эксплуатации, а также иметь соответствующий уровню серийности ресурс работы.

Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector