Загальна технологічна схема виготовлення виливків

Суть ливарного виробництва полягає в тому, що фасонну деталь або заготовку виготовляють заливанням рідкого металу в ливарну форму, порожнина якої за розмірами і конфігурацією відповідає деталі. Такі деталі і заготовки називають виливками. Після затвердіння виливки виймають (або вибивають) з форми і ті з них, щодо точності яких ставлять більші вимоги, обробляють механічно.

До складу ливарного цеху входять такі відділення: модельне, землепідготовче, стрижневе, формувальне, плавильне, вибивальне, обрубне, очисне. У модельному відділенні за робочим кресленням виготовляють модельний комплект; у землепідготовчому – формову та стрижневу суміші; у формувальному – ливарну форму; в стрижневому – стрижень; у плавильному дістають рідкий метал. Готову ливарну форму заливають рідким металом і після його затвердіння у вибивальному відділенні видаляють із форми виливок; обрубують ливникову систему й очищають виливок від пригару в очисному відділенні. Заключна операція – контроль якості виливка.

Навчальне питання 2.

Виготовлення виливків у піщаних формах. Формуючі та стержневі суміші.Технологія виготовлення виливків. Склад ливникової системи та її вплив на якість виливків. Сфери застосування литва в піщаних формах.

Технологія процесу виготовлення виливка в разовій піщаній формі складається з таких послідовних операцій: 1) виготовлення модельних комплектів; 2) приготування фор- мових і стержневих сумішей; 3) формування ливарних форм і стержнів; 4) сушіння стержнів, а іноді і форм; 5) складання форм; 6) приготування рідкого металу; 7) заливання форм металом; 8) вибивання виливків з форм і стержнів з виливків;9)обрубування ливникової системи і очищення виливків;10)термічна обробка виливків; 11) контроль і виправлення де­фектів готових виливків.

Близько 90% виливків виготовляють у разових піщано-гли­нистих формах. На рис. 44 наведено креслення виливка (а) і рознімної моделі (б). У моделі немає отвору, а в тих місцях, де у виливка повинен бути отвір, у моделі є виступи 1, які називають стержневими знаками.

Стержневі знаки утворюють у формі відбитки, на які укладають стержень (рис. 44, в) з вентиляційним каналом 2 і каркасом 3. Разову ливарну форму (рис. 44, г) виготовляють у рамках 4, які називають опоками. Нижня і верхня опоки з’єднуються між собою центруючими штирями 12. Форма складається з таких елементів: ливнико­вої системи 5 , верхньої 6 і нижньої 7 півформ з вентиляційними каналами 10, порожнини 9, стержня 11.

Рис. 44. Креслення виливка, рознімної моделі, стержня і складеної форми.

Ливникова система. Суму каналів, по яких рідкий ме­тал надходить у ливарну форму, називають ливниковою систе­мою. Вона повинна забезпечити швидке заповнення форми рідким металом, правильне його твердіння у формі, мати, по можливості, малу вагу і легко відокремлюватись від виливка.

Складається ливникова система (рис. 45) з ливникової ча­ші 1, стояка 2, шлаковловлювача 3 і живильників 4. До ливни­кової системи належить також випор 8 (рис. 44,г). Ливни­кова чаша призначена для приймання рідкого металу з ковша. У чаші зменшується напір струменя металу і частково відокремлюється від металу шлак. По стояку конічної форми метал надходить у трапецоїдний в перерізі шлако­вловлювач, який розміщено у верхній половині ливарної форми. Його призначення — затримувати шлакові і земляні включення, які спливають на поверхню металу внаслідок зни­ження швидкості струменя його в шлаковловлювачі. Живильники підводять рідкий метал безпосередньо в порож­нину ливарної форми. Розміщують їх у нижній або верхній Воловині форми. Випор установлюють у найвищій точці виливка, тому рідкий метал заповнює випор останнім, що дає змогу контролювати заливання форми. Крім того, у випор при заповненні форми металом виходить повітря.

Щоб запобігти браку вилив­ків, ливникова система повинна забезпечити безперервність стру­меня металу. Розрив струменя призводить до засмоктування по­вітря і шлаку в порожнину фор­ми, а також до утворення окис­них плівок. Тому між елементами ливникової системи повинно бути таке співвідношення: сумарна площа перерізу всіх живильників повинна бути меншою від площі перерізу шлаковловлювача, яка в свою чергу має бути меншою за площу перерізу стояка.

Рис. 46. Формувальний інструмент.

Формувальний інструмент для виготовлення разової фор­ми вручну можна поділити на дві групи: 1) інструменти, що використовуються для наповнення опок формовою сумішшю, ущільнення її та видалення моделей з форми; 2) інструменти для обробки форм.

Для наповнення опок формовою сумішшю застосовують совкові, лопати. Ущільнюють суміш пневматичними або ручними трамбівками. Видаляють моделі з форми за допомогою підйомника з гострим кінцем (для дерев’яних моделей) або з різьбою (для метале­вих моделей). До обробного інструменту належать: гладилки прямокутні (заокруглені або загострені) для вигладжування великих площин; ложки для оброблення криволінійних поверхонь і вирізування ливникових каналів; гачки для видалення залишків суміші з глибоких і вузьких заглибин форми.

Властивості сумішей. Формові піщано-глинисті суміші для виготовлення разових форм повинні мати такі властивості: вогнетривкість, пластичність, газопроникність, піддатливість, міцність, непригарність.

Вогнетривкість — здатність суміші не плавитись і не розм’якати під дією розплавленого металу.

Пластичність — здатність суміші набирати форму, яку їй надають, без руйнування і давати точні відбитки моделі або стержневого ящика.

Газопроникність — властивість суміші пропускати з певною швидкістю гази, які утворюються у формі і які виділяє метал при охолодженні.

Піддатливість — властивість суміші не чинити значно­го опору усадці металу при охолодженні виливка у формі (особливо важливо це для стержневих сумішей).

Міцність — здатність ущільненої суміші не розмиватися рідким металом, який заповнює форму.

Н епригарність—здатність суміші не вступати в хіміч­ну взаємодію з металом і не пригоряти до поверхні виливка

До складу формових і стержневих сумішей входять: квар­цовий пісок, глина, вода і спеціальні добавки. Пісок забезпечує суміші вогнетривкість і газопроникність, глина — пластичність і міцність, але знижує газопроникність і піддатливість, а також утруднює вибивання стержнів з виливка. Тому в стержневі сумі­ші замість глини як скріплювач добавляють різні органічні і не­органічні речовини: смоли, декстрин (хімічно оброблений крох­маль), рідке скло, патоку, каніфоль та ін. У формових сумішах місткість глини обмежують до 8—12%. Для зменшення приго­ряння до виливків, а також для підвищення піддатливості і газопроникності у формові і стержневі суміші вводять також спеціальні добавки (кам’яновугільний пил, мазут, тирсу та ін.).

Приготування формових і стержневих сумішей починають з підготовки вихідних матеріалів. Кварцовий пісок сушать, про­сівають для видалення сторонніх домішок і розподіляють по бункерах над змішувачами. Глину в суміш вводять у вигляді суспензії, що виключає трудомісткі процеси подрібнення грудок И. Відпрацьовану «горілу» суміш знову регенерують: подріб­нюють і пропускають через магнітний сепаратор для видалення Металевих включень (каркасного дроту, формувальних шпильок, сплесків металу та ін.).

Коли всі вихідні компоненти підготовлені, їх змішують у бігу­нах в потрібних пропорціях. Перемішану і зволожену суміш транспортером подають до бункера-відстійника для вилежуван­ня протягом 3—4 год, щоб вирівняти вологість.

За характером використання формові суміші поділяють на облицьовувальні, наповнювальні і єдині. Облицьовуальну суміш готують із свіжих піску і глини. Призначення її — заповнити ту частину ливарної форми, яка безпосередньо при­лягає до моделі. Решта форми заповнюється наповнювальною сумішшю, яка складається з відпрацьованої суміші з не­значною добавкою свіжих компонентів. Єдину суміш, до складу якої також входить відпрацьована суміш, проте із знач­ною добавкою свіжих компонентів, використовують для виго­товлення ливарних форм у масовому виробництві на високопро­дуктивних формувальних машинах.

Швидкозатвердіваючі суміші. У виробництві стальних, чавунних і бронзових виливків використовують також суміші з рідким склом. Такі суміші дають можливість застосувати швидкісні методи формування, скоротити цикл виробництва в 3—5 раз, зекономити паливо на сушінні форм і стержнів, а та­кож підвищити точність виливків. Форми і стержні, в яких як скріплювач використано рідке скло, затвердівають при обробці їх вуглекислим газом або при короткочасному сушінні на повіт­рі. Швидкозатвердіваючі суміші мають високу міцність і газо­проникність; не пригоряють до поверхні стальних виливків і не чинять опору при усадці металу. У ливарній формі з швидкоза- твердіваючої суміші виготовляють лише оболонку форми завтовшки 20—50 мм, яка стикається з рідким металом, а решту форми заповнюють звичайною сумішшю. Для зменшення гігро­скопічності і прилипання до моделей І стержневих ящиків у суміш з рідким склом добавляюсь близько 0,5% мазуту.

Рідкі самозатвердіваючі суміші (РСС). Останнім часом у Радянському Союзі розробили і широко застосовують на заво­дах рідкі самозатвердіваючі суміші (РСС). Основною складо­вою частиною їх є також кварцовий пісок. Особливість РСС полягає в тому, що під впливом піноутворювальних речовин навіть при низькій вологості (5—6%) вони переходять у рідкий рухливий стан, внаслідок чого швидко заповнюють усі звивини стержневих ящиків або опок з моделями, даючи точний відби­ток порожнини стержневого ящика або моделі. Після заповнен­ня стержневого ящика або опоки з моделлю через ЗО—50 хв РСС затвердівають на повітрі без підігрівання — за рахунок затвердіваючих речовин, які також входять до складу РСС. Швидкість твердіння РСС не залежить від габаритів стержнів або форм, оскільки твердіння відбувається одночасно по всьо­му об’єму.

РСС відзначаються підвищеними газопроникністю, міцністю і піддатливістю. Крім того, при використанні РСС відпадає потреба в ущільненні формових і стержневих сумішей, а отже, у формувальних та стержневих машинах; водночас поліпшують­ся умови праці, підвищується продуктивність її і точність виливків.

Лиття в піщано-глинисті форми є основним способом одержання виливків із сплавів чорних та кольорових металів. Приблизно 70% (по масі) заготовок для деталей машин одержують литтям, а в деяких галузях машинобудування, наприклад, у верстатобудуванні 90 - 95%. Литтям можна отримати виливки практично будь-якої складності, маси та розмірів.

Найбільшу кількість виливків одержують у разових піщано-глинистих формах з формової суміші, що складається з кварцевого піску, вогнетривкої глини та спеціальних добавок. Спосіб виготовлення виливків у разових піщано-глинистих формах є найпростішим і найдешевшим. Однак виливки, одержані таким способом, в більшості випадків мають понижену точність, вимагають підвищених припусків на механічну обробку, потребують великої кількості формових матеріалів (5–7 тон на тону литва) що погіршує умови праці робітників і утруднює автоматизацію технологічного процесу виготовлення виливків.

Інформаційні джерела:

1. Технологія конструкційних матеріалів./За ред. А.М. Сологуба. - К.: Вища школа, 1993 –

300 с.

2. Большаков В.І., Береза О.Ю., Харченко В.І. Прикладне матеріалознавство: Підручник. Дніпропетровськ: РВА „Дніпро VAL”.2000 – 290 с.

3. Технология конструкционних материалов. /Г.А. Прейс, М.А. Сологуб, И.А. Рожнецкий/ - К.: Вища школа 1991 – 391 с.

4. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов, М.: Машиностроение. 1990 - 351 с.

Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство