Этапы изготовления отливок

Отливки изготовляют в литейном цехе. Последовательность операций производства отливки приведена на . Отливки получают в литейной форме с полостью, соответствующей конфигурации отливки

Для образования полости в форме с конфигурацией, соответствующей наружной поверхности отливки, применяют деревянную или металлическую модель при помощи модели делают отпечаток в формовочной смеси, помещенной в рамках, так называемых опоках.

Для получения в отливках отверстий внутренних полостей в форму помещают стержень. Стержни имеют конфигурации внутренней полости отливки. Они изготовляются в стержневых ящиках из стержневых смесей, состоящих из песка и связующих веществ, сообщающих высушенным стержням необходимую прочность.

Схема технологического процесса изготовления отливки

Последовательность изготовления отливки: а-чертёж детали; б-модель; в и г-процес изготолвения форм; д-стержневой ящик; е-стержень; ж-литейная форма; з-отливка

Модели и стержни изготовляются со стержневыми знаками. Стержневыми знаками называют выступающие в модели и в стержне части, не образующие непосредственно конфигурации отливки. Модельные знаки модели служат для образования углубления в форме, в которые устанавливают стержни. Рассмотрим последовательность изготовления отливки. В модельном цехе по чертежу детали изготовляют из древесины или металла модель и стержневой ящик. Для удобства изготовления формы и стержня модель и стержневой ящик делают разъемными.

В формовочном отделении из формовочной смеси при помощи модели изготовляют форму. На плиту ставится половина модели и опока, в нее засыпается формовочная смесь и уплотняется. Опока переворачивается и на заформованную половину модели ставится вторая ее половина и модель литниковой системы 4, которая образует каналы для заливки металла в форму.

Затем ставится вторая опока, в нее засыпается формовочная смесь и уплотняется. Затем следуют следующие операции: поднимается верхняя полуформа; извлекаются из обеих полуформ половинки модели устанавливается в форму стержень ; накрывается верхняя полуформа

В стержневом отделении по стержневому ящику из стержневой смеси изготовляют стержень Для повышения прочности стержней их сушат в сушильных печах.

В плавильном отделении в специальных плавильных печах расплавляют металл и заливают его в формы. После затвердевания металла в форме образуется отливка, которую извлекают, разрушая форму.

И очистном отделении из отливок выбивают стержни, затем отбивают или отрезают литниковую систему 4 , очищает отливку от пригоревшей формовочной смеси, зачищают остатки литника, при необходимости термически обрабатывают и подвергают отливку контролю. После очистки и контроля отлит, у направляют в механический цех для обработки или на склад готовой продукции.

25. Литье в оболочковые формы: процесс получения отливок (с поясняющими эскизами), область применения.

Способ литья в оболочковые формы основан на получении разовых полуформ и стержней в виде оболочек толщиной 6-10 мм. Их изготавливают путем отверждения на металлической оснастке слоя смеси, в которой связующее вещество при нагреве вначале расплавляется, а затем затвердевает (необратимо), придавая оболочке высокую прочность.

Технология литья в оболочковые формы включает ряд операций, выполнение которых при литье данным способом имеет ярко выраженные особенности. К ним относятся: приготовление специальной песчано-смоляной смеси; формирование на модельной оснастке тонкостенных оболочковых форм и стержней; сборка форм и их подготовка к заливке. Предварительное формирование оболочки наиболее часто производят, используя поворотный бункер 1, в который засыпают песчано-смоляную смесь 2 (рис. 3.8, а). На верхнюю часть бункера, снабженную кольцевым каналом 3 для подачи охлаждающей воды, устанавливают моделями вниз и закрепляют нагретую до 200-240 oС металлическую модельную плиту 4. На ней закреплена с помощью четырех направляющих колонок 5 плита 6 толкателей 7.

Толкатели, равномерно распределенные по всей плите, выходят на рабочую поверхность, как модели, так и модельной плиты. Их фиксируют специальными хвостовиками в гнездах плиты 6 и закрепляют в ней прижимной плитой 8. Модельная плита с выталкивающим устройством помещена в корпус 9. Для фиксации плиты толкателей в исходном положении на направляющих колоннах 5 установлены пружины 10.

Рисунок 3.8 – Технология литья в оболочковые формы

Для предварительного формирования оболочки бункер 1, снабженный цапфами 11 и поворотным механизмом, поворачивают на 1800, и формовочный материал падает на горячую модельную плиту (рис.3.8, б), уплотняясь под действием гравитационных сил. В прилегающем к плите слое смеси смола плавится (при температуре 95-115 oС), смачивая зерна песка, а затем начинает полимеризоваться, загустевая и отверждаясь по мере прогрева до более высокой температуры. За 30-40 с выдержки смола успевает оплавиться в слое толщиной около 10 мм.

Слой остается на модельной плите после поворота бункера в исходное положение (рис.3.8, в) и сброса на дно бункера не прореагировавшей, сохранившей свои начальные свойства и пригодной для последующего использования части смеси.

Теперь модельную плиту со сформированной оболочковой полуформой снимают с бункера (рис.3.8, г) и подают в печь 12 (рис.3.8, д), где при температуре 300-400 oС за 90-120 с заканчивается полимеризация, и смола приобретает высокую технологическую прочность. Затем готовую оболочковую полуформу снимают с модельной плиты (рис.3.8, е) и соединяют с другой полу-формой (например, склеиванием) на специальном пневмопрессе (рис.3.8, ж). Для исключения прорыва расплава, формы с вертикальным разъемом обычно заформовывают (рис.3.8, з) в опорный наполнитель (песок, дробь и т.п.). Преимущества литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые разовые формы заключаются в следующем:

•уменьшение параметров шероховатости поверхности и существенное улучшение внешнего товарного вида отливок;

•возможность получения отливок с тонким и сложным рельефом, а также толстостенных отливок с литыми каналами малых сечений;

•уменьшение трудоемкости ряда операций технологического процесса (приготовление смеси, изготовление формы, очистка отливок и пр.);

•сокращение в 8-10 раз и более объема переработки и транспортирования формовочных материалов;

•уменьшение металлоемкости формовочного оборудования.

Основные недостатки метода литья в оболочковые формы:

•относительно высокая стоимость смоляного связующего;

•сложность модельной и стержневой оснастки;

•повышенное выделение вредных химических веществ в ходе термического разложения смоляного связующего;

•недостаточная прочность оболочек при получении тяжелых отливок;

26. Литье по выплавляемым моделям: процесс получения отливок (с поясняющими эскизами), область применения.

1.Сущность процесса заключается в изготовлении отливок заливкой расплавленного металла в тонкостенные, неразъемные, разовые литейные формы, изготовленные из специальной огнеупорной смеси по разовым моделям. Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из модельных составов. Перед заливкой модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием и т.д. Для устранения остатков модельного состава и упрочнения форма нагревается и прокаливается. Заливка осуществляется в разогретые формы для улучшения заполняемости.

2.Материалы и оснастка.

1)Модельная форма состоит из модельного состава(парафин, стеарин, церезин, канифоль и т.д.).

2)Формовочная смесь : 2ч. пылевого кварца, 1ч. связующего материала.

3)Пресс-форма для изготовления моделей.

4)Литейная форма.

5)Вибрационная установка.

3.Основные технологические операции изготовления форм и отливок.

1)Приготовление модельного состава.

2)Изготовление моделей отливки и элементов литниковой системы или секции моделей.

3)Сборка моделей или секций моделей в блоки.

4)Изготовление литейной формы.

5)Подготовка литейных форм к заливке и заливка металла в горячую форму.

6)Затвердевание и охлаждение отливки в форме.

7)Снятие формы с отливки.

4.Область применения.

Этим способом можно отливать изделия из различных сплавов любой конфигурации 1…5 групп сложности массой от нескольких грамм до 250кг с толщиной стенок от 1мм. Припуск на механическую обработку составляет 0.2-0.7мм.

Применяется в различных областях машиностроения.

5.Преимущества.

- Можно получать отливки из тугоплавких изделий.

- Получают конфигурации отливок 1…5 групп сложности.

- Высокая точность геометрических размеров и малая шероховатость поверхности.

6.Недостатки.

- длительность процесса

- дороговизна

27. Литье в кокиль: конструкции кокилей (эскиз), процесс получения отливок, характеристики и об1.Сущность процесса заключается в изготовлении отливок из жидкого расплава свободной его заливкой в многократно используемые металлические формы – кокили, обеспечивающие высокую скорость затвердевания жидкого расплава и позволяющие получать в одной форме от нескольких десяток до нескольких тысяч отливок.

2.Материалы и оснастка.

1)форма отливки – кокиль

2)расплавленный металл

3)теплоизоляционное покрытие

3.Последовательность изготовления отливок.

1)Подготовка кокиля к работе : очистка от остатков теплоизоляционного покрытия, нагрев до температуры 150-200° и нанесение свежего слоя теплоизоляционного покрытия толщиной 0,1…0,5мм, а на литниковые каналы и прибыли до 1мм.

2)Сборка кокиля : установка стержней, соединение частей кокиля.

3)Заливка расплавленного металла в кокиль.

4)Затвердевание и охлаждение отливки.

5)Удаление из отливки металлических стержней (если они есть) после образования в ней достаточно прочной корки.

6)Извлечение отливки из кокиля после ее охлаждения до температуры 0,6…0,8 от температуры солидуса.

7)Охлаждение или подогрев кокиля до оптимальной температуры 200-300°С и подкраска(при необходимости) рабочей поверхности кокиля.

Применяют в автомобиле и танкостроении.

Литьем в кокиль изготавливают отливки из чугуна, стали и цв. сплавов. Трудно получить сложные стальные отливки ввиду значительной усадки литейных сталей, что ведет к образованию трещин(в отсутствии податливости формы). Целесообразно применять в серийном, крупносерийном и массовом производствах- повышенная точность геометрических размеров (по сравнению с литьем а ПФ)

- снижение шероховатости поверхностей отливок

- снижение припусков на механическую обработку на 10-20%

- лучше санитарно-гигиенические условия

- мелкозернистая структура отливок( > прочность)

6.Недостатки.

- сложность изготовления кокилей, их ограниченный срок службы - неподатливость кокиля и металлических стержней

- затруднен вывод газов из полости формы ласть применения

рисунок 3.2 – Последовательность изготовления отливки в кокиле (стрелки – направление движения деталей кокиля): а – окраска кокиля; б – установка стержней; в – сборка и заливка формы; г – затвердевание отливки; д – разборка кокиля

28. Литье под давлением с холодной камерой прессования: сущность, схема литья, характеристики и область применения.

Принцип процесса литья под давлением основан на принудительном заполнении рабочей полости металлической пресс-формы расплавом и формировании отливки под действием давления пресс-поршня, перемещающегося в камере прессования, заполненной расплавом. В отличие от кокиля рабочие поверхности пресс-формы, контактирующие с отливкой, не имеют огнеупорного покрытия. Это приводит к необходимости кратковременного заполнения пресс-формы расплавом и действия на кристаллизующуюся отливку избыточного давления, в сотни раз превосходящего гравитационное..

Рисунок 4.1 – Схема технологического процесса литья под давлением на машине с холодной камерой прессования: а – подача расплава в камеру прессования; б – запрессовка; в – раскрытие пресс-формы; г – выталкивание отливки; 1 – пресс-форма; 2 – пресс-поршень; 3 – камера прессования; 4 – стержень; 5 – толкатель

Основные операции технологического процесса зависят от конструктивного решения камер прессования.

На машинах с холодной камерой прессования после подготовки пресс-формы 1 к очередному циклу, ее сборки и запирания с помощью запирающего механизма литейной машины в камеру прессования 3 подается доза расплава. Затем под действием пресс-поршня 2, перемещающегося в этой камере посредством механизма прессования, через каналы литниковой системы расплав заполняет рабочую полость пресс-формы После затвердевания и охлаждения отливки до определенной температуры извлекают стержни 4 и раскрывают пресс-форму, а затем механизмом выталкивания и толкателями 5 отливку удаляют из пресс-формы. Механизмы машины приходят в исходное состояние. Литники и заливы отделяются, от отливки, как правило, с помощью обрезного пресса, расположенного около литейной машины, либо механизмами пресс-формы. На этом рабочий цикл завершается.

При литье под давлением основные показатели качества отливки – точность размеров, шероховатость поверхности, механические свойства, плотность и герметичность – определяются следующими особенностями ее формирования:

1. Кратковременность заполнения полости пресс-формы расплавом.

2. Газонепроницаемость материала пресс-формы.

3. Высокая интенсивность теплового взаимодействия между материалом отливки и пресс-формой, обусловленная ее высокими теплопроводностью и теплоемкостью, малым термическим сопротивлением слоя смазочного материала и продуктов его разложения, значительным давлением расплава и отливки на стенки пресс-формы, улучшающим контакт между ними.

4. Передача в момент окончания заполнения металлом пресс-формы давления, развиваемого пресс-поршнем в камере прессования, на расплав в полости формы.

5. Использование металлической пресс-формы с точными размерами и низкой шероховатостью рабочих поверхностей.

Учитывая опыт производства отливок под давлением, можно отметить следующие его преимущества:

1. Возможность изготовления отливок значительной площади с малой толщиной стенок (менее 1 мм).

2. Возможность повышения качества отливок: отливка получается с высокой точностью размеров и низкой шероховатостью поверхности;

3. Возможность многократного использования металлической пресс-формы.

Наряду с указанными преимуществами литье под давлением имеет и ряд недостатков, в том числе следующие:

1. Габаритные размеры и масса отливок ограниченны мощностью машины .

2. Высокая стоимость пресс-формы, сложность и трудоемкость ее изго-товления, ограниченная стойкост.

3. Трудности изготовления отливок со сложными полостями, поднутрениями, карманами.

4. Наличие в отливках газовоздушной и усадочной пористости, которая снижает механические свойства материала отливок.,

5. Наличие напряжений в отливках при усадке из-за неподатливости пресс-формы .

29. Литье под давлением с горячей камерой прессования: сущность, схема литья, характеристики и область применения.

Схема технологического процесса литья под давлением на машине с горячей камерой прессования: а – заполнение камеры прессования расплавом; б – запрессовка; в – раскрытие пресс-формы и выталкивание отливки; 1 – камера прессования; 2 – заливочное отверстие; 3 – тигель с расплавом; 4 – обогреваемый канал; 5 – пресс-форма; 6 – пресс-поршень; 7 – отливка; 8 – толкатели

на машинах с горячей камерой прессования особенность технологического процесса заключается в том, что камера прессования 1 (рисунок 4.2, а) располагается в тигле 3 и сообщается с ним заливочным отверстием 2. Через это отверстие при исходном положении пресс-поршня 6 расплав самотеком поступает из тигля в камеру прессования. После перекрытия пресс-поршнем заливочного отверстия расплав по обогреваемому каналу 4 поступает в рабочую полость пресс-формы 5 (рисунок 4.2, б). Рабочий цикл завершается после возврата пресс-поршня в исходное положение и слива остатков расплава из канала 4 в камеру прессования, раскрытия пресс-формы и удаления из нее отливки 7 толкателями 8 (рисунок 4.2, в).

.Сущность процесса заключается в получении отливок путем заливки расплавленного металла в металлическую форму (пресс-форму) под принудительным внешним давлением от 30 до 100Мпа. Конечное давление на расплав может достигать 490Мпа. Давление снимается посте полного затвердевания отливки в пресс-форме.

.Материалы и оснастка.

1)пресс-форма

2)смазка (машинное масло)

3)прессующая машина

Основные технологические операции.

1)Очистка пресс-формы.

2)Нагрев пресс-формы до 120…220°С и покрытие поверхности смазкой.

3)Сборка пресс-формы.

4)Залив расплавленного металла в камеру прессования и запрессовка расплава под давлением в полость пресс-формы.

5)Охлаждение и затвердевание отливки под внешним давлением.

6)После затвердевание отливки внешнее давление снимается и извлекается отливка.

Область применения.

Используется для изготовления отливок цветных металлов сложной конфигурации с тонкими стенками массой до 45кг.

Применяется в машиностроении.

Преимущества.

- получают сложные тонкостенные отливки

- низкая шероховатость поверхности, следовательно, снижается механическая обработка отливок на 90-95%

- высокая точность геометрических размеров

- мелкозернистая структура

- улучшенные санитарно-гигиенические условия

Недостатки.

- высокая стоимость пресс-формы, сложность ее изготовления

- наличие газовоздушной пористости

- ограничение номенклатуры получения отливок по размерам и массе.

30 Центробежное литье: сущность, схемы литья, характеристики и область применения.

Центробежным литьем называется способ получения отливок в металлических

формах, при котором расплавленный металл, подвергаясь действию центробежных сил,

отбрасывается к стенкам формы и затвердевает, образуя отливку.

В настоящее время этот способ применяют преимущественно при изготовлении

отливок, представляющих собой тела вращения (втулки, тубы, венцы зубчатых колес).

Для получения внутренней полости в цилиндрических отливках не требуется

использование стержней. В основном применяются металлические литейные формы

(металлические изложницы).

Центробежный способ применяют также для получения фасонных отливок, не

имеющих формы тел вращения. В последнем случае – ось вращения формы не

совпадает с осью симметрии отливки. Полости, образующие отливки, располагаются

симметрично по краям вращающейся планшайбы. Металл подается в полости формы

по литниковой системе, вращающейся вместе с ней. Литниковая система состоит из

стояка с литниковой воронкой и из радиальных тангенциальных питателей. Центр

отливок с литниковой системой должен находиться на оси вращения с тем, чтобы не

нарушалось равновесие. На рис. 5.1 приведены три возможные схемы центробежного

литья.

При любой схеме ось вращения может быть горизонтальной, вертикальной или

наклонной. Наиболее распространена первая схема. По этой схеме полые

цилиндрические отливки получают без установки стержней.

Схему с горизонтальной осью (5.1а) применяют для производства длинномерных тел

вращения, у которых величины отношения длины L к диаметру D более двух (L/D > 2).

Рис. 5.1. Схемы центробежного литья: a – горизонтальное центробежное литье, b -

вертикальное центробежное литье

I – у отливки есть свободная поверхность, оси вращения отливки и машины совпадают;

II – у отливки нет свободной поверхности, оси вращения отливки и машины совпадают;

III – у отливки нет свободной поверхности, оси вращения отливки и машины не

совпадают.

Преимуществами центробежного литья являются :

• большая производительность, процесс можно автоматизировать;

• высокая плотность, отсутствие пористости, шлаковых включений, так как за

счет центробежной силы они оттесняются к внутренней поверхности отливки;

• высокие механические свойства металла за счет нагревания и быстрого

затвердевания отливки, образование мелкозернистой структуры;

• возможность получения тонкостенных отливок из сплавов с низкой

жидкотекучестью.

Недостатки способа:

при увеличении частоты вращения формы свыше оптимальной возрастает

ликвация (химическая неоднородность) в толстостенных отливках, т.е.

компоненты сплава с более высокой плотностью вытесняются на наружную

поверхность, около внутренней свободной поверхности наблюдают скопление

наиболее легких фаз.

Области применения центробежного литья:

Водонапорные и канализационные трубы, гильзы двигателей внутреннего сгорания,

поршневые кольца, цилиндры компрессоров, втулки, подшипники скольжения.