Теплофизические характеристики песчаной

Формовочной смеси и некоторых литейных сплавов

Вид песчаной смеси	r, кг/м3	с, кДж/кг·К	СV, МДж/м2·К	l, Вт/м·К	e, кДж/(м2·К·с1/2)
Песок сухой		0,84	1,344	0,87	1,081333
Смесь сырая		1,05	1,89	0,29	0,740338
Смесь сухая		0,84	1,428	0,17	0,492707
Сырая с опилками		1,7	0,51	0,07	0,188944
Сталь		0,84	6,048		13,24356
Чугун серый		0,77	5,39		16,68332
Алюминиевые сплавы		1,15	2,99		29,44656

Увеличение перечисленных характеристик может быть достигнуто путем введения с состав смесей хромомагнезита, хромистого железняка и циркониевых песков, а также повышением степени уплотнения смесей или снижением их пористости.

Зная теплоемкость формовочной смеси и заданную среднюю температуру формовочной смеси, можно определить ее массу, необходимую для изготовления отливки.

Основные операции получения отливок в песчаных формах

Изготовление отливок в песчаных формах включает следующие основные технологические операции: заливку литейной формы расплавленным металлом, охлаждение отливки в литейной форме, выбивку отливки из литейной формы, обрубку отливок и очистку отливок.

Заливка литейной формы заключается в равномерном заполнении литейной формы расплавленным металлом. Важное значение при заливке имеет обеспечение рациональной температуры заливки расплавленного металла. Она должна быть примерно на 100–150 °С выше температуры линии ликвидуса (табл. 9.2).

Таблица 9.2

Примерные температуры заливки для различных сплавов

Материал отливок	Форма отливок	Температура заливки, °С
Серый чугун	Крупные	1230–1300
Средние и мелкие	1320–1400
Тонкостенные	1360–1450
Высокопрочный и белый чугун	–	1320–1450
Углеродистые и низколегированные стали	–	1520–1560
Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н9ТЛ	Тонкостенные
Бронза и латунь	–	1000–1100
Алюминиевые и магниевые сплавы	–	680–760
Титановые сплавы	–	1800–1860

Продолжительность заливки расплава в форму зависит от степени сложности конфигурации отливок, литейного сплава и металлоемкости литейной формы (рис. 9.3).

Рис. 9.3.Влияние веса отливки на продолжительность заливки

Поскольку реальные детали имеют различную толщину стенок, элементов, то в первую очередь кристаллизуются и затвердевают более тонкие части детали, тогда как ее более массивные элементы остаются все еще жидкими.

Выравнивание процессов затвердевания различных элементов отливок может быть достигнуто с помощью регулирования теплообмена. С этой целью в литейную форму встраивают обладающие высокой теплопроводностью элементы, называемые холодильниками. Холодильники обычно изготавливают из чугуна, реже из графита, магнезита. Между холодильником и внутренней поверхностью формы оставляют стенку из формовочной смеси, через которую достаточно быстро устанавливается стационарный теплообмен. При этом тепловой поток через стенку зависит от ее толщины.

После затвердевания отливку выдерживают в форме для охлаждения до температуры выбивки. Теплота, содержащаяся в расплавленном металле с учетом скрытой теплоты кристаллизации, при охлаждении отливки до температуры ее выбивки из литейной формы переходит в литейную форму и неравномерно нагревает формовочную смесь. На периферии литейной формы, т. е. вблизи опоки, температура формовочной смеси практически не должна существенно повышаться, поскольку это привело бы к замедлению процесса охлаждения отливки. На внутренней поверхности литейной формы температура формовочной смеси равна температуре выбивки.

Выбивка отливок – процесс удаления затвердевших и охлажденных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку форм обычно выполняют на различных выбивных установках. Остатки стержней после выбивки из форм удаляют из отливок пневматическими зубилами или в гидравлических камерах и электрогидравлических установках.

Во избежание искажения формы отливок, образования трещин и других дефектов отливок выбивка должна производиться только после завершения процессов кристаллизации, формирования отливок и приобретения ими достаточной прочности.

Обрубка отливок представляет собой процесс удаления литников, прибылей, выпоров и заливов (облоев). Ее осуществляют с помощью дисковых и ленточных пил, пневматических зубил, а также электродуговой или газовой резкой.

Очистка отливок – процесс удаления пригара, остатков формовочной смеси с поверхностей отливок. Она производится во вращающихся барабанах за счет трения между деталями и чугунными «звездочками», загружаемыми в барабаны вместе с отливками; в гидропескоструйных установках струей воды с песком под давлением до 3 МПа; в дробеметных (дробеструйных) барабанах и камерах струей чугунной или стальной дроби, химической или электрохимической обработкой и другими способами.