Центробежное литье. Сущность и основы данного способа. Дефекты отливок, характерные для центробежного способа производства

Центробежное литье — это способ изготовления отливок, при котором заполнение формы расплавом и его затвердевание про­исходят в поле действия центробежных сил.

Чаще используют два варианта способа, при которых расплав заливается в форму с горизонтальной осью вращения или с вер­тикальной осью вращения. В первом случае получают отливки — тела вращения малой и большой протяженности, во втором — отливки — тела вращения малой протяженности и фасонные.

Формы приводятся во вращение машинами, называемыми центробежными.

Наиболее распространен способ литья во вращающиеся металлические формы с горизонтальной осью вращения. По этому способу (рис. 5.1) отливка формируется со свободной поверх­ностью в поле центробежных сил, а формообразующей поверх­ностью служит внутренняя поверхность изложницы. Расплав из ковша 3 заливают, во вращающуюся форму 5 через заливочный желоб 2. Расплав растекается по внутренней поверхности формы, образуя под действием центробежных сил пустотелый цилиндр. После затвердевания металла и остановки вращения отливка 4 извлекается из формы. Такой способ характеризуется наиболее высоким ТВГ (~100 %), так как не расходуется металл на литники.

При получении отливок со свободной поверхностью при вра­щении формы вокруг вертикальной оси (рис. 5.2) расплав из ковша заливают в форму 2, укрепленную на шпинделе 3, приводимом во вращение электродвигателем 4. Расплав 5 под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам формы 2 и затвердевает, после этого машину останавливают и извлекают затвердевшую отливку 6.

Отливки с внутренней поверхностью сложной конфигурация получают с использованием стержней (рис. 5.3, а) в формах с вертикальной осью вращения. Так отливают венцы зубчатых колес. Расплав из ковша через заливочное отверстие и стояк I попадает в центральную полость 2 формы, выполненную стерж­нями 3 и 4. Затем через щелевые питатели расплав поступает (под действием центробежных сил) в; полость формы.

Технологический выход годного здесь меньше, чем в предыдущем способе. Избыток 5 расплава (сверх массы отливок) в центральной по­лости 2 формы служит прибылью и питает отливки при затвер­девании.

Мелкие фасонные отливки изготовляют по варианту (рис. 5.3, б), в котором применяют, например, песчаную форму. Части фор­мы 1 и 2 устанавливают на вращающийся стол. При необходи­мости используют стержни 4. Рабочие полости 3 должны распо­лагаться симметрично оси вращения для обеспечения баланси­ровки формы. Расплав заливают через центральный сток, из которого по радиальным каналам он попадает в полости формы. ТВГ при таком способе литья приближается к выходу годного при литье в песчаные формы.

Рис. 5.3. Схема получения фасонных отливок: а- венцов шестерен; б- мелких фасонных отливок'

При центробежном литье можно использовать песчаные, металлические, оболочковые по выплавляемым моделям, керамические, комбинированные формы.

Особенности формирования отливки при центробежном литье указывают на следующие его преимущества: возможность улучшения заполняемости форм расплавом под действием давления, развиваемого центробежными силами; повышение плотности отливок вследствие уменьшения упадочных пор, раковин, газовых, шлаковых и неметаллических включений; уменьшение расхода металла и повышение выхода годного благодаря отсутствию литниковой системы при изготов­лении отливок типа труб, колец, втулок или уменьшению массы литников при изготовлении фасонных отливок; исключение затрат на стержни при изготовлении отливок типа втулок и труб.

Особенности формирования отливки обусловливают и недостатки этого способа литья: трудности получения отливок из сплавов склонных к ликвации; загрязнение свободной поверх­ности отливок неметаллическими включениями и ликватами; неточность размеров полости отливок со свободной поверхностью; необходимость повышенных припусков на обработку свободных поверхностей отливок, вызванная скоплением неметаллических включений в металле отливки вблизи этой поверхности и неточностью ее размеров. Преимущества и недостатки способа, указанные выше, а также производственный опыт определяют рациональную об­ласть его применения: наиболее рационально и эконо­мически эффективно использование центробежного литья для получения отливок — полых цилиндров (труб, втулок, гильз, колец и т. д.). Основная эффективность достигается при этом вследствие возможности получения таких отливок без стержней, практически без отходов металла на литники, прибыли; получе­ния высокого качества отливок, не имеющих дефектов усадочного и газового происхождения.

Вместе с тем возможность создания избыточного давления на расплав способствует применению центробежного литья для улучшения заполняемости форм сложных тонкостенных отливок. Поэтому центробежное литье широко, используют для изготовле­ния фасонных отливок сложной конфигурации из тугоплавких, легированных, труднообрабатываемых сплавов. В этих случаях применяют керамические и оболочковые формы по выплавляе­мым моделям, кокили.

Дозирование расплава

Дозирование при. центробежном литье существенно влияет на точность массы и толщины стенок отливок со свободной поверхностью. При работе с неподвижным заливочным устрой­ством расплав дозируют по объему, массе, переливу избытка металла и измерением положения уровня свободной поверхности.

Дозирование по объему производится мерными ковшами, футерованными по шаблону. Требуемый уровень расплава в ковше определяется меткой или уступом а футеровке. Этот способ не отличается точностью, так как футеровка ковша раз­рушается, на поверхности расплава может находиться шлак и трудно точно установить уровень расплава в. ковше.

Дозирование по массе осуществляют с помощью весов различной конструкции, к которым подвешен ковш. Хорошей точностью обладают крановые тензовесы. В них масса расплава регистрируется преобразователями-тензосопротивлениями, на­клеенными на скручивающийся или растягивающийся упругий валик. Сигнал от преобразователя подается на регистрирующий прибор, стрелка которого перемещается соответственно изменению массы ковша, начиная с момента заполнения его расплавом. Окончание заполнения ковша наступает, когда стрелка весов перекрывает фотосопротивление, установленное на циферблате весов в требуемом месте. Погрешность взвешивания расплава на тензовесах составляет 0,1—1 %.

Дозирование по переливу, избытка расплава. Между формой и крышкой устанавливают шайбу, диаметр отверстия которой равен внутреннему диаметру отливки. Излишек расплава выливается через отверстие в шай­бе. В некоторых случаях калибровочное отверстие образуется выступом, выполненным в футеровке формы и отделяющим полость формы от полости для слива излишков расплава.

Дозирование измерением положения уровня сво­бодной поверхности расплава в форме осуществля­ется с помощью устройства. В форму вводится контакт и устанавливается в форме на нужный размер по тол­щине стенки отливки. При заливке уровень расплава достигает контакта, перемещает его и замыкает контакт (загорается лампа), что является сигналом на прекращение заливки.

Из рассмотренных способов наибольшей точностью обладает способ дозирования по массе.