Короткі теоретичні відомості. Приготування розплаву. Приготування ливарних сплавів пов'язано з плавленням різних матеріалів
Приготування розплаву. Приготування ливарних сплавів пов'язано з плавленням різних матеріалів. Для отримання заданого хімічного складу і певних властивостей у сплав у рідкому або твердому стані вводять спеціальні легуючі елементи: хром, нікель, марганець, титан та ін.
Для плавлення чавуну і сталі, як вихідні матеріали, застосовують ливарні або переробні доменні чавуни, чавунний і сталевий брухт, відходи власного виробництва, а також для зниження температури плавлення і утворення шлаків – флюси (вапняк). Чавуни, в основному, виплавляють у вагранках. Останнім часом розвивається плавка у електричних печах, а також дуплекс-процес, особливо, варіант вагранка – індукційна піч.
Плавку сталі ведуть у електродугових, індукційних і плазменно-індукційних печах.
Для плавлення кольорових металів використовують як первинні, отримані на металургійних заводах, так і вторинні, після переплавки кольорового брухту, метали і сплави, а також – флюси (хлористі і фтористі солі). Для плавлення застосовують індукційні печі промислової частоти, електричні печі опору. Плавку тугоплавких металів і сплавів ведуть у вакуумі або у середовищі захисних газів.
Збірка і заливка ливарної форми. Збірка ливарної форми включає: установку нижньої напівформи; установку стрижнів, стійке положення яких забезпечується стрижневими знаками; контроль відхилення розмірів основних порожнин форми; установку верхньої напівформи за центруючим штирями.
Заливка форм розплавленим металом здійснюється з ковшів чайнікового, барабанного та інших типів. Важливе значення має температура розплавленого металу. Доцільно призначати її на 100–150 оC вище температури плавлення: низька температура збільшує небезпеку незаповнення форми, захоплення повітря, погіршення живлення віливок; при високій температурі метал більш насичений газами, сильніше окислюється, можливий пригар на поверхні відливки.
Заливку ведуть безперервно до повного заповнення ливникової чаші.
Охолодження, вибивання та очищення відливок. Охолодження відливок до температури вибивання триває від декількох хвилин (для невеликих тонкостінних відливок) до кількох діб і тижнів (для великих товстостінних відливок). Для скорочення тривалості охолодження використовують методи примусового охолодження: обдувають повітрям, при формуванні укладають змійовики, за якими пропускають повітря або воду.
Вибивання відливки – процес видалення затверділої та охолодженої до певної температури відливки з ливарної форми, при цьому ливарна форма руйнується. Здійснюють на спеціальних вибивних установках. Форми виштовхуються із опоки виштовхувачем на віброжолоб, по якому направляються на вибивну решітку, де відливки звільняються від формувальної суміші. Вибивання стрижнів здійснюють вібраційно-пневматичними і гідравлічними пристроями.
Обрубування відливок – процес видалення з відливки литників, випорів і заливок за місцем сполучення напівформ. Здійснюється пневматичними зубилами, стрічковими і дисковими пилами, за допомогою газового різання і на пресах.
Після обрубування відливки зачищають, видаляючи дрібні заливи, залишки випорів і литників. Виконують зачистку маятниковими і стаціонарними шліфувальними кругами, пневматичними зубилами.
Очищення відливок – процес видалення пригара, залишків формувальної та стрижневої сумішей з зовнішніх і внутрішніх поверхонь відливок.
Здійснюється у галтувальних барабанах періодичної або безперервної дії (для дрібних відливок), у гідропіскоструминних і дробометних камерах, а також хімічною або електрохімічною обробкою.
Спеціальні способи лиття. У сучасному ливарному виробництві все ширше застосувують спеціальні способи лиття: в оболонкові форми, за моделями, що виплавляються, кокільне, під тиском, відцентрове та інші.
Ці способи дозволяють отримувати відливки підвищеної точності, з малою шорсткістю поверхні, мінімальними припусками на механічну обробку, а іноді повністю виключають її, що забезпечує високу продуктивність праці. Кожен спеціальний спосіб лиття має свої особливості, що визначають галузі застосування.
Лиття в оболонкові форми. Лиття в оболонкові форми – процес отримання відливок з розплавленого металу у формах, виготовлених за гарячою модельною оснасткою зі спеціальних піщано-смоляних сумішей.
Формувальну суміш готують із дрібного кварцевого піску з додаванням термореактивних зв'язуючих матеріалів. Технологічні операції формовки при литті в оболонкові форми представлені на рис. 3.1. Металеву модельну плиту 1 з моделлю нагрівають у печі до 200 – 250 °C. Потім плиту 1 закріплюють на перекидному бункері 2 з формувальною сумішшю 3 (рис. 3.1 а) і повертають на 180о (рис. 3.1 б).
Рисунок 3.1 – Технологічні операції формовки при литті в оболонкові форми
Формувальну суміш витримують на плиті 10–30 секунд. Під дією теплоти, що виходить від модельної плити, термореактивна смола у прикордонному шарі розплавляється, склеює піщинки і твердне з утворенням піщано-смоляної оболонки 4, товщиною 5–15 мм. Бункер повертається у вихідне положення (рис. 6.1 в), надлишки формувальної суміші осипаються з оболонки. Модельна плита з напівтвердою оболонкою 4 знімається з бункера і прожарюється у печі при температурі 300–350 oC, при цьому смола переходить у твердий необоротний стан. Тверда оболонка знімається з моделі за допомогою виштовхувачів 5 (ріс. 3.1 г). Таким же чином отримують другу полуформу. Для отримання форми склеюють напівформи або з'єднують іншими способами (за допомогою скоб).
Зібрані форми невеликих розмірів з горизонтальною площиною роз'єму укладають на шар піску. Форми з вертикальною площиною роз'єму 6 і великі форми для запобігання від викривлення і передчасного руйнування встановлюють у контейнери 7 і засипають чавунним дробом 8 (ріс. 3.1 д).
Лиття в оболонкові форми забезпечує високу геометричну точність відливок, малу шорсткість поверхонь, знижує витрати формувальних матеріалів (висока міцність оболонок дозволяє виготовляти форми тонкостінними) і обсяг механічної обробки, є високопродуктивним процесом. В оболонкових формах виготовляють відливки масою 0,2–100 кг з товщиною стінки 3–15 мм з усіх ливарних сплавів для приладів, автомобілів, металорізальних верстатів.
Порядок виконання роботи
1. Вивчити теоретичні відомості.
2. Розробити процес виготовлення відливки деталі, запропонованої викладачем, методом ручного формування.
Зміст звіту
1. Найменування роботи, мета й устаткування.
2. Основні положення теоретичних відомостей.
3. Описання процесу виготовлення відливки методом ручного формування.
Контрольні питання
1. З яких операцій складається технологія виготовлення відливок?
2. Які види спеціального лиття застосовуються у машинобудуванні?
3. З чого складається модельний комплект?
Література: [1, 2].
Лабораторна робота № 4