Строение металлов (стр. 19 из 48)

Выбор способа формовки зависит от размера формы, от серийности производства, сложности моделей, от конструкции и расположения литниковой системы, расположения прибыли и др.

Рассмотрим основные способы изготовления форм.

Изготовление форм в двух и трех опоках (рис. 3.22). Формовка в двух опоках происходит в следующей последовательности: с помощью модели формуется нижняя полуформа 3 (рис.3.22, а), затем устанавливают модель втулки 4, стояка 6 и выпора 5 и формуют верхнюю полуформу 7. Поднимают верхнюю полуформу и удаляют из нее модели стояка и выпора, a из нижней цолуформы — модель отливки. Полуформы готовят к сборке, устанавливают стержень 1 для образования центрального отверстия в стержень 2 для образования наружного углубления отливки. Верхнюю полуформу ставят на нижнюю и заливают чугуном. Готовая отливка шкива с литниковой системой приведена на рис.3.22, в.

В единичном производстве, чтобы изготовить стержень 2 (рис. 3.22, а) и стержневой ящик для него, применяют формовку в трех опоках 9…11 (рис. 3.22, б). В этом случае в модели втулку 4 и фланец 8 выполняют отъемными. Средняя опока 10 образует наружное углубление в отливке. После изготовления формы поднимают верхнюю опоку 9, удаляют отъемный фланец – модель 8, ставят стержень и собирают форму.

Рис. 3.22. Формовка шкива: а – в двух опоках; б – в трех опоках; в – отливка с литниковой системой

Изготовление литейных форм в кессонах (рис. 3. 23). Для изготовления крупных форм трудно или невозможно применять формовочные машины. Поэтому для применения формовочных машин отливку выполняют составной. Впоследствии составные части сваривают. При экономической нецелесообразности такого метода применяют формовку в кессонах (бетонированных ямах).

Рис. 3.23. Сборка формы станины в механизированном кессоне.

Формовку в кессонах применяют при изготовлении крупных отливок массой до 200 т. На рис. 3.23 показана форма станины, собранная в механизированном кессоне, который смонтирован на бетонном основании 7, Дно его выложено чугунными плитами 4. Две неподвижные стенки 1 и 8 также облицованы металлическими плитами. Противоположные чугунные стенки 3 и 6 передвигаются с помощью червячного редуктора 2, приводимого в действие электродвигателем, что позволяет изменять внутренние размеры кессона. Форму собирают из стержней-блоков 5, изготовленных из жидких самотвердеющих смесей. Литниковую систему изготовляют из керамических огнеупорных трубок. Верхнюю полуформу 10 устанавливают по центрирующим штырям 9 и прикрепляют к кессону болтами.

3.10 Специальные способы литья

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.

3.10.1. 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. 3.24, а) с формовочной смесью 3 и поворачивают его на 180° (рис. 3.24, 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. От 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. 3.24, 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. 3.24, г). Аналогично изготовляют и вторую полуформу.

Рис. 3.24. Последовательность операций формовки при литье

в оболочковые формы

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.

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. 3.24, 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.

3.10.2. 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 рис. 3.25 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.

Рис. 3.25. Схема устройства десятипозиционного автомата

карусельного типа

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.