 |
Литье по выплавляемым моделям.
|
|
|
|
Применяют преимущественно для производства сложных по конфигурации точных отливок массой от нескольких граммов до 100 кг из сталей и сплавов высокой твердости. Высокая точность размеров и чистоты поверхности (Rz10-80мкм) позволяют свести до минимума механическую обработку или не применять ее. Отличительной особенностью способа является применение специальных моделей из легко выплавляемых материалов. Модельный состав готовят из смеси парафина, стеарина и буроугольного воска (БПС 30-50-20). Модели изготовляют запрессовкой модельного состава в пресс-форму. Отдельные модели припаивают к модели литниковой системы, подогретой паром или электрическим паяльником. Получают модельный блок. Модельный блок погружают в жидкую суспензию из пылевого кварца и гидролизированного раствора, затем в ''кипящий'' песок для увеличения толщины оболочки. Далее сушат на воздухе 2-2,5 часа или в аммиаке 20 минут. Из готовой оболочки модели вытапливают горячей водой, паром и т.д. высушенные оболочки задерживают и прокаливают при температуре 890-930°C. Заливают горячими. После затвердевания оболочки разрушают. Разновидностью этого способа является литье по выплавляемым моделям.
4.3.3 Производство отливок в металлические формы.
Особенностью металлических форм является то, что они используются многократно (до 50000 заливок). Преимущества: получение точных отливок, получение низкозернистой структуры вследствие быстрого охлаждения, с более высокими механическими свойствами и, как следствие, повышенная производительность труда в 3-4 раза, снижение себестоимости отливок на 15-25%. Однако высокая теплопроводность форм ухудшает заполнение их жидкими металлами, ограничивает номенклатуру отливок и вызывает отбел поверхностного слоя чугунных отливок, что затрудняет их обработку. К способам литья в металлические формы относится: кокильное, под давлением, центробежное литье, жидкая штамповка и др.
|
|
|
4. 3.3.1 Литье в кокиль (металлические формы).
Литьем в кокиль называют процесс получения фасонных отливок в формах, изготовленных из металлов, чаще всего мелкие и средние отливки из чугуна и крупные отливки из стали и других сплавов. Получают отливки, как из цветных металлов, так и из низкоуглеродистых сталей. Конструкции кокилей чрезвычайно разнообразны, начиная от простейших, где все отливают вручную, до полностью автоматических. Кокили могут состоять из 2-х или нескольких частей. По положению плоскости разъема их классифицируют на: вытряхные (без разъема) –а; с горизонтальной плоскостью разъема-б; c вертикальной плоскостью разъема-в и с комбинированной. Формы без разъема (а) имеют большую жесткость, меньше коробятся и чаще применяются для отливок простой конфигурации по наружной поверхности. Верхняя часть формы (1) обычно прерывается знаком стержня (2). Стержень закрепляется грузом (3), зажимом или другим способом. После охлаждения отливки форма переворачивается на цапфах и отливка выбивается.
См. рис
В формах с горизонтальной плоскостью разъема (б) одна половина корпуса (1) обычно крепится неподвижно, другая (крышка-2) открывает и закрывает ее. Литниковая система в таких формах чаще всего заготовляется в песчаном стержне (3). После заливки и затвердевания верхняя половина формы поднимается, и отливка выбивается с помощью выталкивателей (4). В таких формах проще и более точно можно поставить и закрепить песчаные стержни, но затруднена выбивка отливок, механизировать их труднее, чем другие типы металлических форм
Формы с вертикальной плоскостью разъема применяются для простых и средних по сложности отливок. В плоскости разъема формы располагаются полости для отливок и литниковая система. После заливок форма раскрывается и отливка выбивается.
|
|
|
Отливы сложной конфигурации и большого объема отливаются в формах с несколькими разъемами. В формах могут быть полости для одной или нескольких отливок. В формах с вертикальной плоскостью разъема небольших отливок можно располагать в несколько ярусов.
Сложную полость в кокиле можно получить сочетанием простых металлических и песчаных стержней. Для соблюдения нормального теплового режима формы перед первой заливкой должны быть нагреты до 100-3000 C (в зависимости от вида заливаемого сплава). Для поддержания нужной температуры при заливке толстостенных деталей форму приходится охлаждать (воздухом или водяным опрыскивателем), а при заливке тонкостенных иногда приходится, и подогревать газовыми горелками или электронагревателями. Для снижения отвода тепла применяют и керамические вставки. Для предохранения кокиля от разлива и для уменьшения скорости теплоотвода (отбела чугуна) форма 1-2 раза в смену покрывается огнеупорным облицовочным слоем 0,1-0,2 мм. Кроме этого перед каждой заливкой кокиль покрывают краской на основе угля, графита и других газоотводных веществ. В массовом и серийном производстве применяются спец. машины для литья в кокили. На них механизированы операции по открыванию и закрыванию форм, выемке отливки и установке и выемке стержней.
В сравнении с литьем в землю, литье в кокиль позволяет:
1 Получить более точные размеры (12-15 квалитет) с минимальными припусками на механическую обработку и чистой поверхностью (Rz 80-20 мкм).
2 Получить более мелкое зерно и, следовательно, более высокие механические свойства.
3 Возрастает производительность труда в несколько раз.
4 Снижается брак по ряду дефектов цельных форм и себестоимость литья.
Однако:
1.Формы дороги.
2. Из-за их высокой теплопроводности трудно получить тонкостенное литье.
3. Невозможно получать отливки, имеющие сложные наружные и внутренние очертания.
4. Отбел чугунных отливок и неравномерность свойств из-за высокой теплопроводности.
Расширение производства этого вида литья сдерживается малой стойкостью кокилей при отливании чугуна, и стали (150-300 заливов) и неподатливость кокилей, приводящая к появлению трещин. Поэтому литье в кокиль применяется, в основном, при изготовлении деталей из цветных сплавов, обладающих меньшей температурой плавления и меньшей склонностью к трещинам. Стойкость кокиля при заливке AC сплавов доходит до 300 тысяч заливов.
|
|
|
Литье под давлением.
Это способ получения фасонных отливок в металлические формах, при которых заполнение формы происходит под принудительным давлением (до 1000 кг/см2).
Формы (их называют пресс-формы) и стержни делаются стальными. Применение песчаных стержней исключается, так как жидкий металл может их разрушить. Метод применяется в массовом производстве для изготовления отливок из цветных сплавов: аллюминевых, медных, магниевых.
Литье под давлением производится на специальных машинах, главной отличительной особенностью которых является камера сжатия. Пресс-формы при этом не имеют принципиальных различий. В настоящее время наибольшее применение имеют три типа машин (рис.4.22) с холодной горизонтальной камерой прессования (а); с холодной вертикальной камерой прессования (б) и с горячей вертикальной камерой прессования (в). После закрытия пресс-формы состоящей из неподвижной части(1) матрицы неподвижной - пуансон(2) в камеру прессования(3) заливают из ковша порцию металла(4). Включается механизм прессования и плунжер(5) передвигаясь, перекрывает отверстие и запрессовывает жидкий металл в форму. После затвердевания металла форма раскрывается (отводится пуансон). В определенный момент вытряхиватель(6) выбрасывает отливку.
Машина второго типа (с холодной вертикальной камерой прессования) работает аналогично. В момент заливки металла нижний плунжер(1) приподнят и перекрывает выходное отверстие(2). Верхний(3) выведен из камеры, что позволяет залить металл. При движении верхнего плунжера(3), нижний опускается, садится в корпусное гнездо. Выходное отверстие открывается, и металл запрессовывается через него в полость платформы.
|
|
|
См. рис.
Машины первого типа (с горизонтальной камерой) на 10-20% производительнее, чем машины с вертикальной камерой, проще в обслуживании и поэтому получают все большее распространение.
Машины третьего типа представляют из себя чугунный тигель(1) выполненный заодно с камерой прессования(2). Тигель обогревается элементами сопротивления(3). Когда плунжер(4) поднят, жидкий расплав(5) заполняет камеру прессования через отверстие(6). При движении плунжера перекрываются отверстия, и происходит запрессовывание сплава
в пресс-форму по каналу (7). Эти машины применяются для сплавов с температурой плавления ниже 450 С (оловянных, цинковых, свинцовых). Их недостаток - низкая стойкость камеры прессования.
При правильной эксплуатации стоимость пресс-форм достигает 300-500 тыс. для Zn сплавов, 30-50 тыс. для Al сплавов.
Кроме цельных отливок изготовляются комбинированные: в отливку заливаются пластмассовые, бронзовые, и другие вкладыши, предварительно устанавливаемые в форму.
Минимальная толщина получаемых стенок 0.5-4 мм (в кокиле 3-12 мм), диаметр отверстий 1-3 мм.
Основные преимущества литья под давлением:
1. большая производительность - на автоматических установках до 1400-1800 циклов в час, на полуавтоматических до 400 циклов в час.
2. большая точность размеров (можно добиться 11 кв. 10 кл), высокая чистота поверхности (Rz 40-20 мкм) получаемых отливок (почти не требуется мех. обработка).
3. трудоемкость в литейном цехе снижается в 10-12 раз, в механическом в 5-8 раз.
4. малая толщина стенок 1 мм, отливают резьбу.
К недостаткам метода относятся:
1. высокая стоимость пресс-форм (в 3-5 раз выше стоимости кокиля).
2. образование пористости и раковин в массивных частях отливок, т.е. затруднение выхода газов. Поэтому отливки, отлитые под давлением нельзя термически обрабатывать.
3. затруднительно изготовление отливок из черных металлов.
4. из-за неподатливости формы ее не газопроницаемости ограничены размеры и вес отливки (от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов).
Область применения литья под давлением обширна, но в основном для цветных металлов.
Для сталей тонкостенные отливки пресс-формы из спечных сплавов на основе молибдена и вольфрама.
Таблица точностей размеров и шероховатостей поверхности.
| Метод | Точность | Шероховатость |
| Литье в песчаные формы | 14-17 | 320-160 |
| Оболочковое литье | 12-15 | 320-20 |
| По выплавляемым моделям | 12-14 | 80-20 |
| В кокиль | 12-15 | 160-20 |
| Под давлением | 11-12 | 40-20 |
4.3.3.3 Центробежное литье.
Центробежным литьем называется такой метод литья, когда жидкий металл заполняет полость формы под действием центробежной силы. Под ее воздействием металл отбрасывается к стенкам изложницы, образуя пустотелую отливку. Для центробежного литья применяются машины (рис. 4.23) с вертикальной (а) и горизонтальной (б) осью вращения.
|
|
|
Машины вертикального типа используются для получения небольших коротких отливок массой примерно до 100 кг. При высоких отливках разнотолщинность по высоте.
Машины горизонтального типа - для получения длинных отливок. Нередко в горизонтальных машинах применяются длинные перемещающиеся при заливке желоба. Они позволяют равномерно распределить металл по длине отливки. Формы для центробежной машины металлические (из чугуна или жаропрочных сталей). Иногда футеруются изнутри формовочной смесью. Это увеличивает стойкость форм и устраняет отбел чугунов. Формы подогревают до 150-300 С.
К центробежному литью относят также способ центрифугирования. Он состоит (рис. 4.2) в том, что в форме имеющей верхнюю (2) и нижнюю (1) половины равномерно располагаются вокруг оси рабочие полости (3). При необходимости могут применяться стержни (4). Форма устанавливается на вращающийся стол (5). Металл заливают в центральный стояк, откуда по радиальным метателям поступает в рабочие полости и в них кристаллизуется.
Центробежные силы вытесняют неметаллические включения, как более легкие на внутреннюю поверхность. В этом же направление развивается повышенная ликвация.
Центробежное литье имеет ряд преимуществ:
1. отпадает необходимость применения стержней для получения внутренней полости цилиндрических отливок.
2. отпадает или в отдельных случаях резко снижается расход металла на литниковую систему.
3. резко снижается себестоимость литья.
4. металл отливки получается плотным мелкокристаллического строения с высокими механическими свойствами.
К недостаткам центробежного литья относятся:
1. трудность получения качественных отливок из ликвирующих сплавов и невозможность получения отверстий точного размера в отливке.
2. получение отбела на чугунных отливках вследствие чего отливки необходимо обжигать.
Жидкая штамповка
(или литье с кристаллизацией под поршневым давлением)
Обеспечивается минимальным из всех видов литья содержанием пор, раковин, т.е. максимальной плотностью.
См.рис 4.25: 1.пресс форма, 2.пуансон,3.выталкиватель,4.отливка
Цветные металлы: сплавы Al сплавы Cu.
|
|
|
