Технологія ливарних процесів. Технологія ливарного виробництва. Загальні концепції. в) схильність до ліквації та поглинання газів
Сучасне металургійне виробництво дає два види кінцевих продуктів. Одним є прокат, що є профільним металом (прутки з постійним поперечним перерізом) - рейки, балки, швелери, кругле і квадратне залізо, смугове залізо, листове залізо. Прокат виготовляється з литих злитків сталі, що виплавляються в сталеплавильних цехах. Іншим видом кінцевого продукту є литі заготовки.
На загальній схемі сучасного металургійного процесу, що зображена на рис. 1, видно, що видобута з копалень залізна руда надходить на гірничо-збагачувальні фабрики для видалення з неї частини порожньої породи; видобуте в шахтах вугілля прямує на коксохімічні заводи для перетворення коксівного вугілля на кокс. Збагачена руда та кокс завантажуються в доменні печі, що виплавляють чавун. Рідкий чавун передається частково в ливарні цехи, частково в сталеплавильні (киснево-конвертерні, мартенівські, електросталеплавильні). У ливарних цехах виготовляють різні за формою заготовки, а в сталеплавильних цехах відливають зливки, що йдуть потім у цехи прокатні для виготовлення металопрокату.
Мал. 1. Схема сучасного металургійного процесу 
Мал. 2. Ливарна форма та її елементи. Послідовність виготовлення виливків у піщаній формі:
а - креслення виливки; б – модель виливки; в - укладання верхньої половини моделі на нижню та встановлення верхньої опоки; г - стрижневий ящик; д – стрижень; е-витяг з напівформ половин моделі; ж - встановлення верхньої напівформи на нижню; з - виливок з литниками; 1 - верхня та нижня половини моделі; 2 - модель літникової системи; 3 – верхня опока; 4 – нижня опока; 5-формування стрижня; 6 - стрижень 
Мал. 3. Послідовність виготовлення виливків
У чому суть ливарної технології?Щоб виготовити виливок, потрібно зробити наступне.
1) зробити розрахунок: скільки яких матеріалів необхідно ввести в шихту для їх плавки. Підготувати ці матеріали. Розробити їх на шматки допустимих розмірів. Відсіяти дрібницю. Відважити необхідну кількість кожного компонента. Завантажити матеріали в плавильний пристрій (процеси шихтування та завантаження шихти);
2) провести плавку. Отримати рідкий метал необхідної температури, рідинної плинності, належного хімічного складу, без неметалевих включень і газів, здатний при затвердінні утворити дрібнокристалічну структуру без дефектів, з досить високими механічними властивостями;
3) до закінчення плавки приготувати ливарні форми (для заливання в них металу), здатні, не руйнуючись, витримувати високу температуру металу, його гідростатичний тиск і розмиває дію струменя, а також здатні пропускати через пори або канали гази, що виділяються з металу і утворюються знову ( процес формування);
4) зробити випуск металу з печі в ківш. Здійснити транспортування ковша з металом до ливарних форм. Виконати заливання форм рідким металом, не допускаючи перерв струменя та попадання у форму шлаку;
5) після затвердіння металу розкрити форми та витягти з них виливки (процес вибивання виливків);
6) відокремити від виливки всі литники (метал, застиглий в литникових каналах, в шлаковловлювачі, стояку, чаші, випорі), а також припливи і задирки;
7) очистити виливки від налиплих на їх поверхню частинок формувальної або стрижневої суміші (операція очищення виливків);
8) зробити зовнішній огляд готових виливків з метою виявлення можливих їх дефектів (процес розбраковування виливків). Здійснити контроль якості та розмірів виливків.
Послідовність виготовлення виливків показано на рис. 2 та на схемі (рис. 3).
Найголовніше в ливарній технології полягає в тому, щоб, по-перше, виплавити цілком якісний розплав, що володіє необхідними властивостями, і, по-друге, приготувати надійну, стійку, міцну і газопроникну ливарну форму. Тому етапи плавки та формування є домінуючими у ливарній технології.
Міністерство освіти Російської Федерації
Сибірський державний індустріальний університет
Кафедра ливарного виробництва
РОЗРАХУНОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту
за технологією ливарного виробництва
Виконав: ст. гр. МЛА-97
Карпінський А.В.
Керівник проекту: доцент, к.т.н.
Передернін Л.В.
Завдання на курсовий проект.............................................. ................................. 2
1.1.Обгрунтування способу формування ............................................. ................. 4
1.2.Обгрунтування положення деталі у формі при заливанні........................... 6
1.3.Обгрунтування вибору поверхні роз'єму форми та моделі............... 7
1.4.Обгрунтування величини усадки та припусків на механічну обробку, ухилів, жолобників.................................... .................................................. ....... 8
1.5.Визначення конструкцій та розмірів знаків стрижнів. Перевірка знаків на зминання.............................................. .................................................. .............. 10
1.6.Розрахунок літникової системи ............................................. ...................... 14
1.7.Розрахунок розмірів прибутків і холодильників ....................................... 21
1.8.Обгрунтування застосовуваного оснащення ............................................. ........ 25
1.9.Розрахунок розмірів опок, маси вантажу............................................ ............ 27
1.10.Вибір формувальних та стрижневих сумішей....................................... 30
1.11.Режим сушіння форм і стрижнів ........................................... ................ 34
Карта технологічного процесу............................................... .................... 35
Список літератури................................................ ........................................... 37
2. Графічна частина
2.1. Креслення деталі з елементами ливарної форми та виливки
2.2. Креслення модельної плити верху у зборі
2.3. Розріз форми та вид на нижню напівформу із встановленими в
її стрижнями
1.1.Обгрунтування способу формування
Формування – це процес виготовлення разових ливарних форм. Це трудомісткий та відповідальний етап всього технологічного циклу виготовлення виливків, який значною мірою визначає їхню якість. Процес формування полягає в наступному:
Ущільнення суміші, що дозволяє отримати точний відбиток моделі у формі та надати їй необхідну міцність у поєднанні з податливістю, газопроникністю та іншими властивостями;
Пристрій у формі вентиляційних каналів, що полегшують вихід із порожнини форми, що утворюються при заливці газів;
Вилучення моделі з форми;
Оздоблення та складання форми, включаючи встановлення стрижнів.
Залежно від розмірів, маси та товщини стінки виливки, а також марки ливарного сплаву його заливають у сирі, сухі та хімічні форми, що твердіють. Ливарні форми виготовляють вручну, на формувальних машинах, напівавтоматичних та автоматичних лініях.
Так як цей виливок має вагу менше 500 кг, то виливок будемо заливати по-сирому. Заливка по-сирому є більш технологічною, тому що відпадає необхідність у сушінні форм, що значно прискорює технологічний процес.
В умовах серійного виробництва можна використовувати як ручне, так і машинне формування. Для виготовлення даної виливки застосуємо машинне формування. Машинне формування дозволяє механізувати дві основні операції формування (ущільнення суміші, видалення моделі з форми) і деякі допоміжні (пристрій литникових каналів, поворот опок і т.д.). При механізації процесу формування покращується якість ущільнення, зростає точність розмірів виливки, різко підвищується продуктивність праці, полегшується праця робітника та покращується санітарно-гігієнічні умови в цех, зменшаться шлюб.
Як формувальна машина застосуємо машину імпульсного типу. У такій машині ущільнення суміші відбувається за рахунок удару повітряної хвилі. Стиснене повітря під тиском (6?10)*10 6 Па з великою швидкістю надходить у порожнину форми. Під дією удару повітряної хвилі формувальна суміш ущільнюється протягом 0,02-0,05 с. Повітря, що залишилося, видаляється через венти. Верхні шари формувальної суміші ущільнюють підпресуванням.
При використанні звичайних піщано-глинистих сумішей поверхнева твердість форми досягає 89-94 одиниць. Максимальне ущільнення суміші відповідає роз'єму напівформи. Поліпшення технологічних параметрів ливарної форми підвищує геометричну точність виливків, знижує шлюб, покращує санітарно-гігієнічні умови праці за рахунок повного усунення вібрації та шуму.
1.2.Обгрунтування положення деталі у формі при заливанні
Основним завданням при виборі положення виливки під час заливання, полягає в отриманні найбільш відповідальних поверхонь без ливарних дефектів. При виборі положення виливка у формі керуємося такими рекомендаціями:
Враховуємо принцип затвердіння виливка: виливок маємо масивні частини вгору, і встановлюємо над ними прибутки;
Основні оброблювані поверхні і найбільш відповідальні частини виливки маємо вертикально;
Це положення забезпечує надійне утримання стрижнів у формі під час заливання, є можливість перевірки товщини стінок виливки при складанні форми;
Тонкі стінки розташовані знизу і вертикально по заливці, що сприятливо при заливанні сталі, шлях металу до тонких частин найкоротший.
1.3.Обгрунтування вибору поверхні роз'єму форми та моделі
Поверхня дотику верхньої та нижньої напівформ називається поверхнею роз'єму форми. Вона необхідна для вилучення моделі з ущільненої формувальної суміші та встановлення стрижнів у форму. Поверхня роз'єму може бути плоскою та фасонною.
Вибір рознімання форми визначає конструкцію та рознімання моделі, необхідність застосування стрижнів, величину формувальних ухилів, розмір опок і т.д. При неправильному виборі поверхні роз'єму можливе спотворення конфігурації виливки, невиправдане ускладнення формування, складання.
Вибрана поверхня роз'єму форми відповідає наступним вимогам:
Поверхня роз'єму форми та моделі плоска, що найбільш раціонально з погляду виготовлення модельного комплекту;
Стрижень розташовується в нижній напівформі, при цьому відпадає необхідність підвішування стрижня у верхній напівформі, полегшується контроль за їх установкою у форму, зменшується можливість пошкодження навколознакових частин;
Зменшуються витрати на обрубування та зачистку виливки;
Дозволяє скоротити витрату формувальної суміші через зменшення висоти форми, так як дана поверхня рознімання забезпечує малу висоту форми;
Модель виливка не має відокремлених частин.
1.4.Обгрунтування величини усадки та припусків на механічну обробку, ухилів, жолобників
Усадкою називається властивість металів та сплавів зменшувати свій обсяг при затвердінні та охолодженні. Внаслідок цього модель має бути трохи більших розмірів, ніж майбутня виливка. Зменшення лінійних розмірів виливки в умовах певного виробництва називають ливарною усадкою. Її величина для кожної конкретної виливки залежить від марки сплаву, її конфігурації та пристрою форми.
Для середніх виливків з вуглецевої сталі (сталь 35Л) ливарна усадка дорівнює 1.6%.
Припуски на механічну обробку даються на всіх оброблюваних поверхнях виливки. Величина припуску залежить від положення поверхні при виливку, способу формування і чистоти обробки поверхні, а також від величини виливки і оброблюваної поверхні.
При машинному формуванні через більшу точність лиття припуски на обробку даються менші, ніж при ручному формуванні. Найбільші припуски передбачаються для поверхонь, які при заливанні звернені вгору, оскільки вони найбільше засмічуються неметалічні включення.
Визначення припусків за ГОСТ 26645-85.
| номін. розмір | клас точності | ступінь жолоблення | відхилення короблення | відхилення усунення | допуск | основний припуск | додатковий припуск | загальний припуск |
| ряд припусків | ||||||||
| 19 | 5 | 0.16 | 1.2 | 3.2 | 5.0 | - | 5.0 | |
| 110 | 5 | 0.16 | 1.2 | 5.0 | 5.0 | - | 5.0 | |
| Æ110 | 5 | 0.6 | 1.2 | 5.0 | - | 5.0 | ||
| Æ150 | 5 | 0.6 | 1.2 | 5.0 | - | 5.0 | ||
| Æ180 | 5 | 0.6 | 1.2 | 5.0 | - | 5.0 | ||
| 300 | 5 | 0.16 | 1.2 | - |
Формувальні називають ухили, які надаються робочим поверхням ливарних моделей для забезпечення вільного вилучення їх з форм або звільнення стрижневих ящиків від стрижнів без руйнування в тому випадку, якщо конструкція деталі не передбачає конструктивні ухили.
Транскрипт
1 Технологія ливарного виробництва ЗМІСТ ВСТУП Виготовлення модельних комплексів Загальні відомості Обладнання та інструмент Формувальні матеріали та суміші Загальні відомості Властивості формувальних сумішей Приготування формувальних та стрижневих сумішей Виготовлення форм Загальні відомості Інструмент для ручного формування Опоки Машинка форм
2 ВСТУП Загальні відомості про ливарну форму Виливка виходить внаслідок заповнення порожнини ливарної форми рідким металом. Після заливки рідкий метал охолоджується у формі і твердне, утворюючи виливок. Послідовність технологічного процесу виготовлення виливка розглянемо на прикладі виливки чавунної втулки 1 По кресленню втулки виготовляють дерев'яну модель 2. Модель це пристосування для отримання у формі відбитка, що відповідає конфігурації та розмірам виливки. Моделі роблять із дерева, металу, гіпсу, пластмаси та інших матеріалів. Модель втулки складається з двох половин, які взаємно центруються за допомогою шпильок та гнізд. Отвір втулки 1 виконується стрижнем 3. Стрижень це частина ливарної форми. Його виготовляють із стрижневої суміші, що ущільнюється в ящику 4. Після вилучення з ящика стрижень піддають сушінню в печі. При складанні форми сухий стрижень встановлюють стрижневими знаками відповідні гнізда форми, отримані за допомогою знаків 5 моделі 2. Довжина стрижня більше довжини порожнини виливки на величину знаків. Ливарну форму для втулки збирають з двох напівформ: верхньої 6 і нижньої 7. Напівформи виготовляють з формувальної суміші, що ущільнюється в чавунних або сталевих рамках 8, які називають опоками. Виготовлення ливарної форми втулки На щиток 9 встановлюють половину моделі 2, по якій необхідно отримати відбиток в нижній напівформі, а також опоку 8. Поверхня моделі 2 і щитка 9 посипають або обприскують розділовою рідиною, після чого в опоку насипають формувальну суміш і ущільнюють. Надлишок формувальної суміші зчищають з поверхні ущільненої напівформи, опоку перевертають на 180 градусів і встановлюють на щиток підопування 9. Потім на нижню половину моделі встановлюють верхню половину моделі, на нижню опоку верхню. Знову посипають поверхню моделі розділовим піском, ставлять моделі литникової системи, засипають формувальну суміш у верхню опоку і ущільнюють її. Знімають верхню напівформу, витягують половини моделей, встановлюють стрижень та збирають форму. Для складання форми опоки мають спеціальні втулки 10, які входять центруючі штирі. Рідкий метал
3 при заповненні форми тисне на стінки форми, в результаті чого верхня опока може піднятися, і тоді площиною роз'єму утворюється зазор, через який метал може витікати з форми. Для попередження цього верхню напівформу кріплять до нижньої скоби 12, інколи ж ставлять на верхню опоку вантаж. При заливанні рідкий метал надходить у порожнину 13 форми по литникових каналах. Систему каналів, що підводять метал у форму, називають литниковою. Літникова система складається з стояка 14 (вертикального каналу), шлакоуловлювача 15 і живильника 16, через який метал надходить у порожнину форми. До літникової системи відноситься також випір 17. Випір служить для виходу з форми повітря та газів, а також контролю заповнення форми металом. Після затвердіння та охолодження металу форму руйнують і звільняють виливок від формувальної суміші, відрізають литники і поверхню виливка очищають від формувальної суміші. Описану вище ливарну форму називають разовою, оскільки її використовують одноразово. Зазвичай разові ливарні форми виготовляють із формувальних сумішей, основною складовою яких є кварцовий пісок. Як сполучна добавка, що надає міцність суміші, використовують глину. Міцність таких сумішей відносно невисока, а тиск рідкого металу на стінки форми досить велике, тому форми з піщаноглинистих сумішей доводиться робити товстостінними. Однак, якщо як сполучний використовувати спеціальні матеріали, що надають високу міцність формувальної суміші, то ливарну форму можна зробити оболонковою (тонкостінною). Це дозволяє різко скоротити витрату формувальної суміші, а також завдяки її особливим властивостям підвищити точність та чистоту поверхні виливків. У разових товстостінних формах з піщано-глинистих сумішей можна отримувати виливки дуже складної конфігурації масою від кількох грамів до десятків тонн із різних сплавів як в умовах одиничного, так і серійного та масового виробництва. Це пояснюється відносною простотою технологічного процесу, дешевизною використовуваних матеріалів, достатньою точністю виливків, гарною чистотою поверхні, можливостями механізації та автоматизації процесу їх виготовлення. У ливарному виробництві застосовують також форми, що виготовляються зі спеціальних високовогнетривких мас, наприклад, на основі графіту. У таких формах можна отримувати до кількох десятків виливків без суттєвого зносу форми. Ці форми називаються напівпостійними. Їх застосовують при дрібносерійному виробництві виливків із чавуну та кольорових сплавів (алюмінієвих, мідних). Для масового та великосерійного виробництва
4 стійкість цих форм недостатня, а одиничного виробництва висока вартість їх виготовлення. Широке застосування знаходять металеві форми, які називаються також постійними. У цих формах можна отримувати від кількох десятків до кількох тисяч виливків зі сталі, чавуну та кольорових сплавів. Виливки можуть мати складну конфігурацію та масу кілька тонн. Найчастіше у металевих формах виготовляють виливки малої та середньої (до кількох десятків кілограмів) маси з легких кольорових сплавів. Виливки, отримані у металевих формах, мають чисту поверхню та підвищену точність розмірів. Застосування постійних форм дозволяє виключити формувальну суміш, покращити умови праці, механізувати та автоматизувати виробництво. Однак вартість металевих форм досить висока, тому їх застосовують в умовах великосерійного та масового виробництва виливків. Технологічний процес виготовлення виливків у разових формах поширений у ливарному виробництві. Він складається з різних процесів, що здійснюються у спеціальних цехах чи відділеннях ливарного цеху. Технологічний процес виготовлення виливка починається з підготовки модельного комплекту: моделей або модельних плит, модельних щитків, стрижневих ящиків, сушильних плит, шаблонів для перевірки розмірів форми та стрижнів, кондукторів до шаблонів для контролю правильності встановлення стрижнів у формі, опок, штирів і т.д. . Модельний комплект виготовляють у модельному цеху чи модельному відділенні ливарного цеху. Не менш важливою ланкою технологічного ланцюга є підготовка матеріалів для виготовлення ливарної форми. Формувальними матеріалами називають матеріали, що застосовуються для виготовлення разових та напівпостійних форм. Це піски, сполучні та спеціальні добавки. Вихідні формувальні матеріали зберігають на складі формувальних матеріалів у спеціальних ємностях та бункерах. При надходженні складу обов'язково перевіряють відповідність їх якості сертифікату. Контроль якості формувальних матеріалів проводять у спеціальних лабораторіях. Процес виготовлення ливарних форм називають формуванням. У ливарному виробництві використовують ручне та машинне формування: у одиничному та дрібносерійному виробництві ручне формування (форми виготовляють зазвичай за дерев'яними моделями), у потоково-масовому та серійному виробництві машинну (форми виготовляють на машинах за металевими моделями).
5 Стрижні отримують за допомогою ящиків або шаблонів. Готові стрижні сушать у спеціальних печах (сушилах) для збільшення їхньої міцності, газопроникності, а також зменшення газотворної здатності. Стрижні перед встановленням у форму забарвлюють фарбами, що складаються з вогнетривких матеріалів: графіту, пилоподібного кварцу, знезалізненого циркону та ін., що необхідно для підвищення чистоти поверхні виливки. Перед складання сирі напівформи припилюють (графітом, тальком, деревним вугіллям та ін.) і фарбують для отримання чистої поверхні виливки. Якщо виливок має порожнину, то форму перед збіркою встановлюють стрижень. Потім форму збирають, скріплюють опоки болтами або скобами та подають на заливку рідким металом. Як вихідні матеріали для отримання рідкого чавуну і сталі використовують чушкові ливарні та передільні чавуни, чавунний і сталевий брухт. Брикетовану стружку, феросплави, паливо та флюси. Ці вихідні матеріали називають шихтовими. Їх зберігають на складі шихти, де також проводять підготовку вихідних матеріалів до плавки: сортування, дроблення до необхідних розмірів, шихтування зважування окремих порцій різних матеріалів відповідно до розрахунку для отримання заданого хімічного складу металу. Підготовлену шихту спеціальними транспортними засобами подають до плавильного відділення для приготування рідкого металу (плавки металу). Плавильними печами називають агрегати, призначені для розплавлення та перегріву чорних та кольорових металів та сплавів. Для плавки чавуну застосовують спеціальні печі-вагранки, електропечі та полум'яні печі; для плавки стали мартенівські печі, конвертори, електропечі, для плавки кольорових сплавів електропечі та полум'яні печі. Розплавлений метал повинен бути перегрітий у печі до певної температури, щоб він добре заповнював ливарну форму. Після розплавлення та перегріву метал зливають з печі в різні ковші та транспортують на ділянку заливання форм. Метал, залитий у форму, віддаючи теплоту формі, охолоджується та твердне. Після охолодження виливки форми руйнують (вибивають) і виливки витягають із форм. Вибивання форм проводять тільки після остигання виливка до певної температури, так як при високих температурах сплави недостатньо міцні і виливок може зруйнуватися. Вибивання форм здійснюють на спеціальних установках, розташованих у відділенні або на ділянці вибивання. Виливки мають литники, випори, іноді задирки і затоки металу, їх поверхня може бути забруднена формуючою сумішшю, що пригоріла до неї.
6 Відрізку або обрубування литників, випорів, задирок, очищення поверхні виливків проводять у відділенні очищення та обрубування виливків спеціальним інструментом, на дробоструминних та дробометних установках, у гідравлічних, піскогідравлічних та очисних барабанах. Після цього виливки надходять до відділу технічного контролю (ВТК). Тут виробляють контроль виливків: перевіряють їх розміри та герметичність, наявність внутрішніх та зовнішніх дефектів (усадкових раковин, газових раковин, тріщин тощо), механічні властивості та структуру металу. Виливки, що мають незначні дефекти, виправляють різними способами: газовою та електричною заваркою, просоченням різними смолами, нанесенням замазки та ін. часу та температури) в термічних печах. Ця операція проводиться у термічному відділенні ливарного цеху. Потім виливки знову піддають очищенню та контролю. Прийняті ВТК або майстром ливарного цеху. виливки відправляють складу готових виробів, а звідти на механічну обробку. Деякі виливки перед відправкою в механічний цех фарбують, щоб запобігти корозії. При механічній обробці виливкам надається остаточна геометрична форма, необхідні точність і чистота поверхні, передбачені кресленнями та технічними умовами на готову деталь. Це найбільш трудомісткий процес у машинобудуванні, оскільки витрати на механічну обробку становлять 40-60% витрат за виготовлення машини. Отже, необхідно прагнути отримувати виливки з мінімальними припусками на механічну обробку або такими точними та чистими, щоб не була потрібна механічна обробка. Виготовлення модельних комплектів Загальні відомості Для виготовлення виливків застосовують велику кількість різних пристроїв, які називають ливарним оснащенням. Частину ливарного оснащення, що включає всі технологічні пристрої, необхідні для отримання у формі відбитка моделі виливки, називають модельним комплектом. Модельний комплект складається з моделей виливки та елементів литниковопитуючої системи; стрижневих ящиків; модельних плит для встановлення або
7 кріплення моделей виливки та литникової системи; сушильних плит та пристосувань для доведення та контролю форм та стрижнів. При формуванні крім модельного комплекту використовують опоки та різні пристрої - наповнювальні рамки, щитки, штирі, скоби і т.д. Тому, з поняттям формувальний набір, тобто. повний комплект оснастки, необхідний отримання разової форми. Модельні комплекти виготовляються робітниками-модельниками, як правило, високої кваліфікації. Модельний комплект повинен задовольняти наступним основним вимогам: 1) Забезпечувати отримання виливки певної геометричної форми та розмірів; 2) Мати високу міцність і довговічність, тобто. забезпечувати виготовлення необхідної кількості форм та стрижнів; 3) бути технологічним у виготовленні; 4) Володіти мінімальною масою та бути зручним в експлуатації; 5) мати мінімальну вартість з урахуванням вартості ремонту; 6) Зберігати точність розмірів та міцність протягом певного часу експлуатації. Необхідні точність, міцність та довговічність модельного комплекту залежать від умов виробництва одиничного, серійного, масового. У одиничному та дрібносерійному виробництві найчастіше використовують дерев'яні модельні комплекти; в масовому і великосерійному виробництві - металеві модельні комплекти, які хоч і дорожчі, але значно довговічніші за дерев'яні. У серійному виробництві у багатьох випадках успішно застосовують моделі із пластмас, наприклад епоксидних смол, а також з гіпсу та цементу. Металеві та пластмасові моделі протягом тривалого терміну служби зберігають точність розмірів, сприяють отриманню чіткої конфігурації виливки, міцні та довговічні. Однак вартість виготовлення металевих та пластмасових моделей у 3-5 разів перевищує вартість виготовлення дерев'яних, тому їх застосування має бути обґрунтовано економічним розрахунком. Правильний, економічно обгрунтований вибір матеріалу доя модельного комплекту дозволяє істотно знизити собівартість виливків.
8 Обладнання та інструмент Обладнання. Для обробки дерева застосовують циркулярні та стрічкові пили, верстати: фугувальні, рейсмусові, фрезерні, шліфувальні, шипорізні. Циркулярний круглопильний верстат використовують для поздовжнього та поперечного розпилювання дощок та брусків. Стрічковий верстат застосовують для прямолінійного та криволінійного розпилювання дощок. Пиломатеріали подають вручну під ріжучу кромку вертикально замкнутого стрічкового полотна, що рухається. Для безпечної роботи стрічкове полотно разом із шківами огороджують кожухом із металевої сітки. Фугувальний верстат застосовують для обробки площин брусків і дощок. На плиті столу верстата знаходиться вал із пластинчастими ножами, що обертається від електродвигуна. Переміщенням плити столу за допомогою гвинтів встановлюють певну товщину d стружки, що зрізається. Дошки на фугувальний верстат подають вручну, з притиском дошки до плити. Рейсмусовий стругальний верстат застосовують для стругання поверхні дошки та для вирівнювання її товщини. Зазвичай на рейсмусових верстатах стругають дошки, одна з поверхонь яких оброблена на фугувальному верстаті стругають дошки, одна з поверхонь яких оброблена на фугувальному верстаті. Рейсмусовий стругальний верстат має стіл, що переміщається по вертикалі для встановлення заданої товщини дошки, що обстругується, вал з ножами, що обертається від електродвигуна. Дошка до ножового валу подається спеціальними валиками та роликами. На фрезерних верстатах обробляють криволінійні поверхні дерев'яних заготовок, особливо для стрижневих ящиків, які мають велику кількість криволінійних поверхонь. Фрезерні верстати бувають декількох типів: вертикальні, горизонтальні та копіювальні. Шліфувальний верстат застосовують для шліфування стрічкою або шкіркою дерев'яних заготовок моделей та стрижневих ящиків. Шліфувальні верстати бувають різних конструкцій: стрічкові, дискові та комбіновані. Токарний верстат застосовують для обробки заготовок моделей та стрижневих ящиків, що мають форму тіл обертання. Заготівлю зміцнюють у центрах верстата на планшайбі або спеціальному патроні. Заготовки діаметром мм з розташуванням волокон деревини перпендикулярно до осі обертання закріплюють на планшайбі шурупами. Заготівлі моделей шківів, маховиків та
9 інших моделей діаметром 3000 мм та більше обробляють на токарно-лобових верстатах. Для стругання, фрезерування, свердління, шліфування, загвинчування шурупів і т.д. застосовують електрифікований інструмент, що значно полегшує працю модельника. Найбільш поширені наступні інструменти: дискова електропилка моделі І-78 з редуктором для обрізання заготовок, пропилювання пазів та інших робіт, стрічкова електропилка, електрорубанок, електрофрез, електророзгортка, а також інструмент для електрошліфування поверхонь моделі. Мірливий інструмент. При виготовленні моделей та стрижневих ящиків користуються мірювальним інструментом: садибним метром, косинцем, малкою, рейсмусом, циркулем, кронциркулем, нутроміром та штангенциркулем. Усадковим метром вимірюють розміри заготовок моделей та стрижневих ящиків. Усадочні метри (лінійки) виготовляють довжиною більше звичайного простого метра на величину усадки сплаву виливки. Кутником перевіряють прямі кути і розмічають перпендикулярні лінії на брусках і дошках, він складається з колодки і вставленої в неї під прямим кутом тонкої лінійки. При користуванні косинцем колодку прикладають до площини заготовки, прийнятої за основу. Малка, металева або дерев'яна, служить для перевірки різних кутів і розмітки, складається з колодки і лінійки (пера), з'єднаної з колодкою шарнірним гвинтом. Рейсмус необхідний щодо паралельних ліній на брусках і дошках. У колодку рейсмусу вставлено два дерев'яні або металеві бруски, що мають на кінцях металеві шпильки. При роботі колодку притискають до базової площини дошки, а кожен брусочок закріплюють на певній відстані площині колодки до металевої шпильки. При переміщенні колодки металева шпилька завдає на поверхню дошки ризику. Кронциркулем вимірюють зовнішні розміри тіл обертання, а також товщину виробів, нутромір - діаметри отворів, поглиблення і відстані між окремими частинами моделі. Штангенциркулем розмічають кола великих розмірів.
10 Ріжучий та стругальний інструмент. При виготовленні моделей та стрижневих ящиків використовують стругальний та ріжучий інструмент: стамески, шерхебелі, рубанки, фуганки, цинубелі, свердла та пристрої для згортання. Плоськими стамесками обробляють плоскі та опуклі поверхні. Напівкруглими стамесками вирізують внутрішні криві поверхні. Клюкарзами обробляють поверхні, які неможливо обробити звичайними стамесками. За допомогою долота отримують поглиблення в моделях та стрижневих ящиках. Шерхебель використовують для грубої обробки деревини. У проріз колодки шерхебеля вставляють під кутом 45 0 пластину з лезом напівкруглої форми, закріплену клином. Для отримання чистішої поверхні застосовують одинарні або подвійні рубанки. Рубанками з подвійними різцями обробляють торцеві та пайові поверхні заготовок. Площини довжиною понад 300 мм, коли потрібно отримати плоску поверхню виробу, стругають фуганком. Пристрій фуганка аналогічно облаштуванню рубанка. Формувальні матеріали та суміші Загальні відомості Формувальні матеріали називаються матеріали, що застосовуються для виготовлення ливарних форм і стрижнів. Формувальні матеріали поділяють на вихідні формувальні матеріали, формувальні та стрижневі суміші, допоміжні формувальні склади. Вихідні формувальні матеріали поділяються на дві групи: 1) основні вогнетривка основа суміші (кварцовий пісок і т.д.), сполучні матеріали (глина, різні смоли, інші сполучні речовини); 2) допоміжні, наприклад різні добавки (вугілля, деревне борошно, торф і т.д.), що надають формувальної або стрижневої суміші певні властивості. Формувальні та стрижневі суміші готують з вихідних формувальних матеріалів і з відпрацьованих сумішей (суміші, що були в
11 вживанні). Склад сумішей залежить від призначення, способу формування, роду заливається у форму металу. Допоміжні формувальні склади - це матеріали (фарби, клеї, замазки), необхідні для обробки та виправлення форм та стрижнів. Властивості формувальних сумішей Для отримання якісних форм, стрижнів і придатних виливків формувальні та стрижневі суміші повинні мати технологічні властивості, що відповідають певним вимогам. Для хорошого ущільнення формувальної суміші в опоку велике значення має пластичність суміші - здатність деформуватися під дією прикладених зовнішніх зусиль або власної маси, що забезпечує отримання відбитка моделі або заповнення порожнини стрижневого ящика. Пластичність формувальної та стрижневої суміші залежить від властивостей складових суміші та застосовуваних сполучних. Наприклад, суміш з масляним сполучним має велику пластичність; піщано-глинисті суміші мають невелику пластичність. Ливарна форма повинна мати достатню міцність, щоб при складанні, транспортуванні та заливці металом вона не руйнувалася. Тому і формувальна суміш повинна мати певну міцність - здатність чинити опір руйнуванню під дією навантаження. Міцність формувальної суміші залежить від зернистості піску, вологості, щільності та від вмісту глини або сполучних суміші. Зі збільшенням щільності, зменшенням розміру зерен піску, збільшенням глиносмісту міцність суміші зростає. Сипучість суміші впливає на зависання її в бункерах, заповнення і рівномірність розподілу суміші при засипанні в опоку, якість і тривалість перемішування суміші в змішувачах. З сипкістю пов'язана комкуемость - здатність суміші утворювати грудки. Сипучість і комкуемость залежать від міцності зв'язків піщин у місцях контакту. Початкова (насипна) густина суміші підвищує рівномірність ущільнення форми. Тому суміш повинна мати хорошу сипкість - мінімальну комкуемість. Велике значення має поверхнева міцність – опір поверхневого шару форми або стрижня стирання. Поверхнева міцність характеризується обсипальністю. У процесі заливки та охолодження виливки стінки форми нагріваються металом до високих температур, рівних практично температурі металу,
12 тому формувальні матеріали повинні мати високу вогнетривкість. Це одна з основних вимог, що пред'являються до формувальних матеріалів. Вогнетривкість - здатність суміші чинити опір розм'якшенню або розплавленню під дією високої температури рідкого металу - залежить від вогнетривкості складових суміші та кількісного їх співвідношення. Чим більше домішок у піску та глині, тим менша вогнетривкість формувальних та стрижневих сумішей. Чим більший пісок і чим менше в ньому домішок, пилу і більше кремнезему, тим вогнетривкіша суміш. У процесі заливання форми металом органічні матеріали, що входять до складу формувальної суміші (сполучна, тирса), згоряють і виділяють гази, волога випаровується і утворює велику кількість парів. Здатність суміші виділяти гази при заливанні називається газотворністю. Вона визначається кількістю газів, що виділяються з 1 кг суміші. Гази, пари і повітря, що утворюються, прагнуть вийти з форми через пори формувальної суміші. Тому вона повинна мати достатню газопроникність. Газопроникність - властивість суміші пропускати через себе гази залежить від якості та кількості глинистих складових та кварцового піску. Чим більше піску у формувальній суміші і чим він більший, тим вище газопроникність суміші, і навпаки. Газопроникність залежить також від форми зерен піску, вологості, наявності пилу, вугілля, ступеня ущільнення тощо. Чим більше пилу в піску, тим менша газопроникність. При швидкому газоутворенні та недостатній газопроникності суміші тиск газу перевищує тиск залитого металу, і газ прагне вийти з форми не через суміш, а через метал. У цьому випадку у виливках можуть з'явитися газові раковини. У процесі затвердіння та охолодження розміри виливки зменшуються внаслідок усадки металу. Однак форма перешкоджає усадці, в результаті у виливку можуть виникати напруги та з'являтися тріщини. Тому формувальна суміш повинна мати податливість - здатність скорочуватися в об'ємі і переміщатися під дією усадки виливки. Висока міцність і газопроникність формувальної суміші забезпечуються однорідністю рівномірним розподілом у формувальній суміші складових компонентів в результаті ретельного перемішування. Формувальні та стрижневі суміші повинні мати мінімальну прилипання до моделі або стрижневого ящика, що залежить від вмісту вологи, сполучної добавки та її властивостей. Прилипання суміші підвищується зі збільшенням кількості рідини в суміші. Сульфітно-спиртова барда збільшує прилипання суміші, масляні сполучні зменшують її.
13 Гігроскопічність здатність формувальної та стрижневої суміші поглинати вологу з повітря - залежить від властивостей сполучної добавки. Стрижні, виготовлені із сумішей на сульфітній барді, мають велику гігроскопічність. Тому зібрані форми з такими стрижнями не можна витримувати перед заливкою металу, інакше збільшується шлюб з газових раковин. Довговічність – здатність суміші зберігати властивості при повторних заливках. Чим довговічніша суміш, тим менше додають у відпрацьовану суміш свіжих формувальних матеріалів при її переробці. Звільнення відпрацьованої суміші від пилу, введення свіжого піску та глини дозволяють відновити властивості суміші. Вибивання здатність стрижневої суміші легко видалятися при вибиванні її з охолодженої виливки - залежить від кількості піску, глини та виду сполучного в стрижневих сумішах. Приготування формувальних та стрижневих сумішей Формувальні та стрижневі суміші готують із свіжих піщаноглинистих формувальних матеріалів, добавок та відпрацьованої суміші. Залежно від маси виливків витрата формувальних сумішей коливається від 500 до 1300 кг, а свіжих матеріалів від 500 до 1000 кг на 100 кг придатних виливків. Технологічний процес приготування формувальних сумішей складається з наступних основних операцій: 1) попередньої обробки свіжих формувальних матеріалів та добавок; попередньої обробки відпрацьованої формувальної суміші; 3) приготування суміші з попередньо підготовлених свіжих та відпрацьованих формувальних сумішей, добавок та сполучних. Попередня обробка свіжих формувальних матеріалів включає операції сушіння піску, тонкого подрібнення кам'яного вугілля, просіювання піску та вугілля. Відпрацьована суміш перед повторним використанням охолоджується, розпушується, піддається магнітній сепарації та просіюється. Сушіння піску і глини проводиться в різних печах (трубчастих, вертикальних та горизонтальних) та на плитах. Найбільш поширені вертикальні та горизонтальні сушильні печі. Вертикальні печі застосовують для сушіння кварцових та малоглинистих пісків. Для жирних пісків і глин їх не застосовують внаслідок налипання матеріалів на диски і плужки. Широке застосування знаходять установки для сушіння піску в киплячому шарі. У механізованих цехах пісок та глину сушать у барабанах з водяним
14 охолодженням піску після сушіння. Свіжий пісок сушать при 250°С. Продуктивність таких сушив від 5 до 20 т/год і вище. Останнім часом стали застосовувати установки із сушінням піску гарячим повітрям. Пісок із бункера завантажують у трубу, в яку знизу подається повітря, нагріте до С. Сирий пісок захоплюється вгору зі швидкістю м/с і швидко висихає. Продуктивність установки може сягати 15 т/год сухого піску. Суху глину розмелюють і просіюють до порошкоподібного стану. Глину розмелюють у бігунах або ж у кульових млинах. Тонке подрібнення глини та кам'яного вугілля досягається у кульових млинах. Кульовий млин являє собою металевий барабан, футерований сталевими плитками із зазорами між ними. Глину або кам'яне вугілля завантажують у барабан через лійку. При обертанні барабана сталеві кулі, що усередині нього, розмелюють глину чи вугілля. Розмелений матеріал провалюється через зазори між плитками і просівається через сито. Готовий матеріал висипають із барабана. Продуктивність кульових млинів кг/год. Замість сухої глини часто застосовують глинисту та глинокутну емульсію (розчин глини або глини та вугільного порошку у воді). При використанні емульсії глину та бентоніт можна не сушити і не молоть, у зв'язку з чим відпадає низка операцій з підготовки та транспортування цих матеріалів. Глиниста емульсія повинна мати щільність 1,09 1,15 г/см 3 , її готують наступним чином: у бак-мішалку з водою завантажують глину і перемішують протягом певного часу до досягнення емульсією заданої щільності. Готову емульсію випускають через вентиль бака-мішалки. Глиновугільну емульсію готують у баку-концентраторі, в який подають певну кількість глинистої та глинокутної емульсії. Після наповнення бака-концентратора емульсію перемішують до потрібної щільності (1,1-1,5 г/см 3), а потім спеціальними насосами-дозаторами автоматично подають у бігуни або змішувачі. Обробка відпрацьованої формувальної суміші Відпрацьована формувальна суміш, вибита з опок, перед повторним використанням має бути попередньо перероблена. У немеханізованих ливарних цехах її просівають на звичайному ситі або на пересувній суміші підготовчій установці, де відбувається відділення металевих частинок та інших сторонніх домішок. У механізованих цехах відпрацьована суміш подається з-під вибивної решітки стрічковим транспортером до сумішопідготовчого відділення. Великі грудки суміші, що утворюються після вибивання форм, зазвичай розминають гладкими або рифленими вальцями. Металеві частинки відокремлюють магнітними
15 сепараторами, встановленими на ділянках передачі відпрацьованої суміші з одного транспортера на інший. Регенерація (відновлення) полягає у вилученні піску з відпрацьованих сумішей та приведенні його властивостей у відповідність до встановлених технічних вимог на формувальні піски. В залежності від умов роботи цеху регенерацію відпрацьованої суміші виробляють різними способами: мокрим, електрокоронним та спеціальним для сумішей, приготованих на рідкому склі. Мокрий спосіб регенерації застосовують головним чином у цехах, що мають гідравлічні або піскогідравлічні установки для очищення виливків. При мокрому способі зерна піску за допомогою води відмиваються від глини та дрібного пилу, які потоком води відносяться у відстійники і далі у відхід. Промитий і знеспилений пісок осідає на дно збірки, звідки грейфер подається в сушильну піч, а потім просівається і використовується для приготування формувальних сумішей. При електрокоронній регенерації відпрацьована суміш поділяється на частинки різних розмірів за допомогою високої напруги. Пісчинки, розміщені в полі електрокоронного розряду, заряджаються негативними зарядами. Якщо електричні сили, що діють на піщинку і притягують її до осадового електрода, більше сили тяжіння, піщинки осідають на поверхні електрода. Змінюючи напругу на електродах, можна розділяти пісок, що проходить між ними по фракціях. Регенерація формувальних сумішей з рідким склом здійснюється спеціальним способом, так як при багаторазовому використанні суміші в ній накопичується більше 1 1,3% лугу, що збільшує пригар, особливо на чавунних виливках. У барабан установки, що обертається, для регенерації подають одночасно суміш і гальку, які, пересипаючись з лопатей на стінки барабана, механічно руйнують плівку рідкого скла на зернах піску. Через регульовані жалюзі в барабан надходить повітря, що відсмоктується разом з пилом у мокрий пиловловлювач. Потім пісок разом з галькою подають у барабанне сито для відсіювання гальки та великих зерен із плівками. Придатний пісок із сита транспортують на склад. Приготування формувальних та стрижневих сумішей Дуже важливими операціями є зволоження та перемішування суміші. Ретельне перемішування суміші необхідне рівномірного розподілу її складових. При перемішуванні глина і сполучне обволікають зерна піску, грудки окремих складових руйнуються і рівномірно розподіляється волога. Добре перемішана суміш має максимальну міцність і газопроникність. Для перемішування суміші застосовують лопатеві змішувачі або бігуни.
16 Лопатевий змішувач - це машина безперервної дії, він може бути вбудований в автоматизовану суміш підготовчої системи. Змішувач часто застосовують для приготування сумішей з низьким вмістом глини (наповнювальних сумішей, сипких тощо) або сумішей з рідкими сполучними. Суміші з високим вмістом глини в лопатевому змішувачі погано перемішуються і тому мають низькі технологічні властивості. Такі суміші зазвичай готують у каткових змішувачах-бігунах. Порядок завантаження складових суміші. Спочатку завантажують сухі матеріали: пісок, глину та відпрацьовану формувальну суміш. Суху суміш перемішують приблизно 1-3 хвилини і потім зволожують. У разі застосування глинистої емульсії (розчину глини у воді або глинокутної емульсії) вологість регулюють додаванням розчину емульсії та води. Після зволоження суміш знову перемішується протягом декількох хвилин. Сполучні зазвичай завантажують останніми. Тривалість перемішування становить для суміші: наповнювальної 2-3 хв, 3-5 хвилин та облицювальної 5 10 хв. Для швидковисихаючих облицювальних сумішей особливе значення порядок завантаження та тривалість перемішування сумішей. Зазвичай швидкосохнучі суміші готують в бігунах, що змішують. При приготуванні цих сумішей спочатку в бігуни завантажують сухі матеріали (відпрацьовану суміш, пісок, добавки тощо) і перемішують протягом 5 хвилин, потім вводять сполучну воду, все перемішують ще 7 10 хв. Готова суміш повинна вилежати перед вживанням протягом декількох годин для рівномірного розподілу вологи. При приготуванні швидковисихаючих сумішей з рідким склом спочатку завантажують пісок, глину і перемішують 2-3 хв, потім додають їдкий натр і суміш знову перемішують 3-4 хвилини, потім вводять рідке скло і знову перемішують хвилин. Після цього додають мазут і перемішують знову протягом 4-5 хвилин. Виготовлення форм Загальні відомості Процес виготовлення ливарних форм називається формуванням. Він здійснюється у формувальних відділеннях ливарного цеху. Стрижні виготовляють у стрижневому відділенні і подають на складанні форми у формувальне відділення. Виготовлення форм, стрижнів та складання форми – найбільш відповідальні етапи виробництва виливків. Більше 80% виливків отримують у разових ливарних формах, так як вартість їх виготовлення досить низька, водночас у них можна отримати практично будь-яку
17 конфігурації, складності та масі виливок з найбільш поширених чорних та кольорових сплавів. Застосовують такі способи формування: 1) у ґрунті та кесонах; 2) в опоках; 3) безпочну; 4) за шаблоном; 5) за скелетними моделями та контрольними перерізами; 6) у стрижнях; 7) із застосуванням швидкотвердіючих сумішей. Залежно від ступеня механізації процесу виготовлення форм розрізняють три види формування: ручну, машинну та автоматичну. На машинобудівних заводах ручне формування застосовують для отримання одного виливка або декількох, наприклад в умовах дослідно-експериментального виробництва, при виготовленні унікальних виливків, а також для ремонту. Машинне формування застосовують в умовах серійного і масового виробництва виливків або для автоматизації процесу виготовлення форм будь-якої однієї виливки (спеціалізовані автомати). Інструмент для ручного формування При виготовленні та оздобленні ливарних форм застосовують різноманітний інструмент. Залежно від його призначення можна розділити на дві групи. Перша група - це інструменти, що застосовуються для наповнення опоки сумішшю, ущільнення суміші та вентиляції форми (лопати, сита, трамбування, ручні та пневматичні трамбування, вентиляційні голки тощо), а також для перевірки положення моделі в горизонтальній площині (рівень або ватерпас) Друга група - це інструменти, призначені для вилучення моделі з форми та оздоблення форми (кисті прядив'яні та щітки, підйоми різьбові та гвинтові, гаки, молотки, важкі та легкі прасування, гачки з лезом різних розмірів, ланцети, ложечки, полозки різних профілів) ). Форми в ливарному виробництві виготовляють в основному в опоках. Опоками називають жорсткі рамки (прямокутні, квадратні, круглі, фасонні) із чавуну, сталі, алюмінієвих сплавів, що оберігають піщану форму від руйнування під час її збирання, транспортування та заливання. Опоки виготовляють із чавуну марок СЧ 15-32, СЧ і сталі марок 20Л, 25Л та 30Л. Найбільш досконалими вважають литі та зварні сталеві опоки, оскільки вони міцніші за чавунні. Зазвичай форму виготовляють у двох опоках - верхній та нижній. Поверхні опок, які звернені одна до одної під час збирання (площини
18 роз'єму), стругають, а іноді шліфують для того, щоб забезпечити щільність прилягання напівформ. Для транспортування та перевертання опок у процесі формування (на малих опоках) передбачені ручки, на великих (кранових) – цапфи. У стінках опоки роблять вентиляційні отвори для виходу газів, що утворюються при заливанні форми. Формувальна суміш в опоках великих розмірів утримується ребрами-хрестовинами (шпонами). Формування в опоках У ливарному виробництві широко поширена формування в опоках головним чином за роз'ємними моделями, причому формування найчастіше здійснюють у двох і рідше в трьох і більше опоках. При формуванні в опоках виливки виходять точніші, ніж при формуванні в ґрунті, оскільки опоки центруються за допомогою штирів. Формування в опоках є більш продуктивним, ніж формування в грунті. Застосовують кілька способів формування: 1) у двох опоках; 2) з підрізуванням; 3) з фальшивим опокою; 4) з перекидним бовдуром; 5) у кількох опоках; 6) за моделлю з відокремленими частинами. Формування у двох опоках за роз'ємною моделлю Процес виготовлення форми починають із встановлення моделі або її половини на модельну плиту. Потім на плиту встановлюють нижню порожню опоку і поверхню моделі змочують сумішшю гасу з мазутом або припилюють дрібним піском. Після цього через ручне сито просіюють облицювальну суміш. Товщина шару облицювальної суміші для дрібних виливків мм, а великих мм. При формуванні великих виливків з високими вертикальними стінками облицювальну суміш просіюють через сито тільки для покриття горизонтальної моделі. Обкладку прямовисних стінок роблять тією ж облицювальною сумішшю. У опоку засипають наповнювальну суміш і ущільнюють. Для досягнення рівномірної щільності форми наповнювальну суміш засипають в опоку шарами (57-75 мм) і ущільнюють ручною або пневматичною трамбуванням. При ущільненні не можна ударяти трамбуванням за моделлю, оскільки формувальна суміш у місцях удару буде сильно ущільнена і у виливках можуть утворитися газові раковини. Особливо ретельно слід ущільнювати суміш у кутах та біля стінок опоки. Надлишок формувальної суміші після ущільнення згрібають лінійкою врівень з кромками опоки і душником проколюють вентиляційні канали так, щоб душник не доходив до моделі на мм. Потім опоку разом з модельною плитою повертають і встановлюють другу половину моделі.
19 Щоб усунути прилипання формувальної суміші верхньої напівформи до нижньої, площину гнізда нижньої напівформи присипають сухим роздільним піском. Цей пісок здувають із поверхні моделі стисненим повітрям. Верхню опоку ставлять на нижню і через сито насипають на модель облицювальної суміші, встановлюють модель стояка і насипають наповнювальну суміш. Після цього суміш ущільнюють. Надлишки суміші згрібають і роблять наколи душником. Форму розкривають та змочують її поверхню поблизу моделі водою. Для попередження відходу рідкого металу з форми при заливанні по сирому на площині роз'єму форми роблять ризики (підрізування) навколо моделі на відстані мм від неї. При заливанні металу в сухі форми і особливо при незадовільному стані опок у більшості випадків на площину роз'єму форми кладуть тонкий шар глини, який при парі напівформ повністю виключає провивання їх форми. Моделі не слід розташовувати близько до раю опоки; відстань від моделі до стінки опоки має бути не менше мм залежно від маси виливки та габаритних розмірів опоки. У модель ввертають або забивають підйом. Потім її злегка розштовхують ударами молотка на підйом і витягають їх форми. Також витягують моделі елементів літникової системи, стояка, випору, живильника. Невеликі моделі виймають із форми вручну, а великі – краном. Витяг моделі з форми є відповідальною операцією, і робити її потрібно дуже обережно, щоб не зруйнувати форму. Сильно розштовхувати модель не рекомендується, тому що при цьому виливки виходять зі збільшеними розмірами та масою. Після вилучення моделі поверхню форми обробляють. Пошкоджені місця форми виправляють прасувальницями, ложечками, ланцетами і т.д. Деякі частини форми зміцнюють шпильками. Оброблену форму, виготовлену посирому, перед складання присипають порошкоподібним графітом або порошком. При формуванні по-сухому поверхню форми не припилюють, а фарбують. Форми зазвичай фарбують після сушіння, коли форма ще не охолола. Іноді форми фарбують 2 рази: до та після сушіння. Потім встановлюють стрижень та збирають форму.
20 Формування у двох опоках за нероз'ємною моделлю Невелику кришку одержують за дерев'яною нероз'ємною моделлю. Спочатку формують нижню опоку. На дерев'яну плиту встановлюють модель та нижню опоку, а потім насипають формувальну суміш та ущільнюють її. Опоку з плитою перевертають на 180 0, встановлюють верхню опоку і моделі литниковой системи, і насипають у верхню опоку формувальну суміш і ущільнюють. Після цього піднімають верхню напівформу, перевертають її і витягують моделі їх форми. Потім форму обробляють, збирають та заливають металом. Машинне формування Машинне формування застосовують головним чином в серійному і масовому виробництві і значно рідше в дрібносерійному і одиничному виробництві. Машинне формування здійснюють, як правило, у двох опоках, виняток становить формування в стос і безопучне формування. Форма зазвичай складається з двох напівформ - верхньої та нижньої. При виготовленні форм на машинах необхідно мати моделі, модельні плити, спарені сталеві опоки, штирі. У масовому та великосерійному виробництві застосовують металеві моделі, у серійному виробництві – дерев'яні моделі, укріплені на координатних плитах. У всіх випадках формування на машинах здійснюють за моделями, змонтованими на металевих плитах, що підвищує точність виливків, а механізація основних операцій (ущільнення форми та вилучення моделі) повністю звільняє формувальників від ручних трудомістких операцій. Машинне формування у порівнянні з ручним має ряд переваг: висока продуктивність, точність виливків і, як наслідок, менші припуски на механічну обробку, рівномірність ущільнення форми, можливість виконання роботи формувальниками нижчої кваліфікації. Точність розмірів виливків при машинному формуванні забезпечується застосуванням більш точних (з меншими ухилами) моделей, заміною операції розштовхування моделей вібрацією при їх витягуванні з форми, хорошим центруванням опок. Для машинного формування використовують три типи модельних плит: односторонні - на одній плиті змонтована нижня частина моделі, а на іншій - верхня частина моделі; 2) двосторонні - на одній стороні плити змонтована модель верху, а на іншій - низу (формування на одній машині); реверсивні - нижню та верхню опоки формують на одній плиті, а при складанні верхню опоку повертають на
21 Постійне кріплення моделей до плит використовують у масовому та великосерійному виробництві. Збірні модельні плити, що складаються з вкладишів із моделями, застосовують у дрібносерійному виробництві; координатні модельні плити - в одиничному та дрібносерійному виробництві. Координатні плити мають отвори для встановлення моделі та визначення правильності її положення. Отвір на плиті позначають шифром, що складається з літер і цифр. За допомогою цього шифру встановлюють моделі на плиті. Технологічний процес виготовлення ливарних форм на машинах складається з низки операцій. Основні операції - ущільнення формувальної суміші в опоку та вилучення моделі з форми визначають якість майбутнього виливка: наявність у ній засмічень, газових раковин, тріщин; правильність геометрії; чистоти поверхні. Допоміжні та транспортні операції - встановлення порожнього опоки на машину, обприскування та обдування модельної плити, засипання формувальної суміші в опоку, транспортування готових форм - виконуються спеціальними допоміжними та транспортними механізмами машини. Залежно від ступеня механізації допоміжних та транспортних операцій розрізняють: 1) механізоване формування, коли робітник вручну керує роботою механізмів, що виконують основні, допоміжні та транспортні операції, та 2) автоматичне формування, коли роботою механізмів керує машина. Найбільш трудомісткими та відповідальними є операції ущільнення ливарної форми та вилучення моделі. Існує кілька способів ущільнення формувальних сумішей на машинах: пресуванням, пресуванням з вібрацією, струшуванням, струшуванням з підпресуванням, піскометом, пресово-піскодувний.
22 Литникові системи Одним з найважливіших умов отримання якісного виливка є правильний пристрій літникової системи. Літникова система служить для плавного підведення рідкого сплаву в порожнину ливарної форми та живлення виливків у процесі кристалізації. Місце підведення сплаву до виливки багато в чому визначає її щільність, зовнішній вигляд та утворення різних ливарних вад. Вибір литникової системи, що забезпечує отримання виливків хорошої якості, є складною частиною ливарної технології. Тому формувальник, майстер та технолог при виборі литникової системи повинні враховувати особливості ливарної технології. Правильно побудована літникова система повинна задовольняти наступним вимогам: 1) забезпечувати хороше заповнення форми металом та живлення виливки у процесі її затвердіння; 2) сприяти отриманню виливка з точними розмірами, без поверхневих дефектів (засмітників, ужимін, шлакових включень та ін.); 3) сприяти спрямованому затвердінню виливка; 4) витрата металу на литникову систему має бути мінімальною. Літникова лійка для дрібних виливків та литникова чаша-резервуар для великих виливків призначені для прийому струменя металу, що випливає з ковша, та затримання шлаку, що потрапляє разом з металом у чашу. При повній до країв чаші стояк надходить чистий метал, а легкий шлак знаходиться нагорі. Крім того, забезпечується безперервна подача металу у форму при тому самому натиску. Для затримання шлаку отвори стояків іноді закривають чавунними пробками, тонкими жерстяними пластинками. Пробки відкривають після того, як вся чаша заповниться металом, пластинки розплавляються гарячим металом. Форму необхідно заповнювати металом якомога швидше, при цьому метал повинен мати достатню температуру. Під час заливки металу литникова чаша обов'язково має бути повною. При недостатньо великій глибині металу в чаші утворюється лійка, через яку повітря і шлак, що плаває на поверхні металу, можуть потрапити в стояк і потім у виливок. Для дрібних виливків, особливо в умовах масового виробництва, шлак в чаші затримують сітками, що фільтрують, які виготовляють зі стрижневої суміші. Стояк - вертикальний канал, що передає метал їхньої воронки до інших елементів литникової системи. Його виконують дещо звужується донизу для зручності формування та забезпечення гідравлічного напору в литниковій системі. Конусність стояка 2-4%. При виготовленні великих виливків стояк та інші елементи литникової системи часто виконують із стандартних шамотних трубок-цегли.
23 Шлаковловлювач служить для затримання шлаку і передачі зі стояка металу, вільного від шлаку, до живильників; розташовується у горизонтальній площині. Зазвичай шлакоуловлювач виконують у верхній напівформі, а живильники - у нижній. Поперечний переріз шлакоуловлювачів роблять трапецеїдальним. У процесі заповнення форми металом для кращого затримання шлаку шлакоуловлювач повинен бути обов'язково заповнений металом. Це забезпечується відповідним співвідношенням перерізів стояка, шлакоуловлювача та живильника. Якщо витрата металу через стояк більше витрати через живильники, то шлакоуловлювач заповнюється металом і шлак, випливаючи, затримується в ньому. Якщо витрата через стояк менше витрати через живильники, то шлакоуловлювач буде незаповненим і шлак потрапляє у виливок. Таким чином, для затримання шлаку переріз стояка має бути більше перерізу шлакоуловлювача, а переріз шлакоуловлювача більше сумарного перерізу живильників. Таку литникову систему називають замкненою. Живильники (литники) - це канали для подачі рідкого металу безпосередньо в порожнину форми. Перетин живильників має бути такої конфігурації, щоб метал плавно надходив у порожнину форми, мало охолоджувався на шляху від шлакоуловлювача до виливку, а після затвердіння її живильники легко відламувалися від виливки. Практикою встановлено, що найкраща конфігурація поперечного перерізу живильників - трапеція з переходом у широкий прямокутник у місці сполучення з виливком. Для кращого відділення живильників від виливків, якщо товщина її тіла менше півторної висоти живильника в місці його підведення до виливка, на живильниках на відстані 2-2,5 мм від виливка роблять пережим. Випори служать для виведення газів із порожнини форми та для живлення виливки. Вони зменшують динамічний тиск металу на форму і сигналізують про кінець заливки. Залежно від величини форми ставлять чи кілька випорів. Переріз випору в основі зазвичай становить 1/2-1/4 перерізу стінки виливки. Вище основи перетин випору збільшується. До елементів литниковой системи, що забезпечують харчування виливки рідким металом у процесі її затвердіння, відносяться живильні випори і прибутку. Прибутки і випори, що живлять, застосовують для виливків з білого низьковуглецевого, високоміцного чавуну, а також для товстостінних виливків з сірого чавуну. Вони служать для харчування потовщених місць виливки, що застигають останніми. Прибутки мають у своєму розпорядженні так, щоб метал у них застигав останнім. Товщина прибутку має бути більшою за товщину того місця виливки, над яким її ставлять. Прибутки великих розмірів економічно невигідні, оскільки збільшуються витрати металу на прибутки та собівартість обливок.
Лабораторна робота 1 Виготовлення виливків у піщаних формах способом ручного формування Мета роботи: Оволодіння технікою ручного формування при виготовленні виливків у піщаних формах та оцінка якості виливків
М.К.
Міністерство освіти і науки Російської Федерації федеральна державна автономна освітня установа вищої професійної освіти Національний дослідницький ядерний університет
Вивчення процесу виготовлення піщаноглинистих форм Автори: доц. Тарабанова В.П. навч. майстер. Ляпін А.А. ЛІТЕРАТУРА: Трухов А.П. «Ливарні сплави та плавка», 2005 р. Вивчення процесу виготовлення піщано-глинистих
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1 «Розробка технологічного процесу виготовлення виливка в піщаній формі» Введення Ливарним виробництвом називається спосіб виготовлення виробів різної конфігурації та призначення
Федеральне агентство з освіти Уральський державний технічний університет УПІ М. В. Білоусов Лиття та обробка кольорових металів та сплавів Навчальне електронне текстове видання Підготовлено
Лабораторна робота 3 ОТРИМАННЯ ВЛИВАК У ПІСЯНО-ГЛИНИСТИХ ФОРМАХ Мета роботи ознайомлення з процесом виготовлення піщано-глинистої форми, заливкою її металом і вибиванням виливків. Коротка теоретична
МОСКІВСЬКИЙ АВТОМОБІЛЬНО ДОРОЖНІЙ ІНСТИТУТ (ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ) В.Б. БЕЗРУК, Л.П. МАСЛАКОВА МЕТОДИЧНЕ КЕРІВНИЦТВО до практичної роботи «Лиття в піщані форми» МОСКВА 1996 1. МЕТА
Потік 21 МС Lect 8_21MC_LV_TVP_2017 План лекції 1. Послідовність виготовлення багатошарової оболонкової форми 2. Формування в холодному та гарячому стані 3. Контроль технологічних оболонкових властивостей
ОТРИМАННЯ ЛИТИХ ЗАГОТОВОК У РАЗОВИХ ПІСКАНО-ГЛИНИСТИХ ФОРМАХ Методичні вказівки до лабораторної роботи з дисципліни «Технологія конструкційних матеріалів» Омськ 2012 1 Федеральне агентство з освіти
Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти "Липецький державний технічний університет" Металургійний інститут Методичні вказівки
Міністерство освіти та науки Російської Федерації Сибірський федеральний університет Саначова Г.С. Степанова Т.М. СПОСОБИ ОТРИМАННЯ УЛИВОК Питання для підготовки до іспиту Красноярськ 2012 Список питань
Практична робота 1 Лиття в піщано-глинисті форми Мета роботи вивчення технології виготовлення виливки в піщаноглинистій формі, ознайомлення з основними елементами ливарного виробництва, освоєння
Міністерство освіти та науки Російської Федерації С.П. Казанцев, Є.Л. Фурман ФОРМУВАЛЬНІ ПРОЦЕСИ ЛИВАРНОГО ВИРОБНИЦТВА Навчальне електронне текстове видання Навчально-методичний посібник містить короткі
Н.К. Джемільов В.В. Ілюшин РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ОТРИМАННЯ УЛИВОК У ПІСЧАНО-ГЛИНИСТИХ ФОРМАХ Єкатеринбург 2012 24 МІНООБРНАУКИ РОСІЇ ФДБОУ ВПО «УРАЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЛІСОТЕХНІЧ»
УДК 620.22:621.74.043.1 Аналіз процесу лиття в металококерамічну форму, що багаторазово використовується, Г.П.Уляшева 1, О.О.Субханкулова 1, К.Н.Пантюхова 1 1 Омський державний технічний університет, м.омськ,
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти «Курганський державний університет» Кафедра
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Федеральна державна освітня бюджетна установа вищої професійної освіти «Ульянівський державний технічний університет»
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВА ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ ОЛОГІЧНИЙ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторної роботи з дисциплін «Загальне матеріалознавство та технології матеріалів» та «Технологія конструкційних матеріалів» ВИГОТОВЛЕННЯ ВЛИВКИ В ПАРНИХ ОПОКАХ Новосибірськ
ПРОБЛЕМИ ОТРИМАННЯ УЛИВОК БЕЗ ПОВЕРХНІВНИХ ДЕФЕКТІВ У ПІЩАНИХ ФОРМАХ 1 Ромашкін В.М., Нуралієв Ф.А., Степашкін Ю.А., Валісовский І.В. Досить очевидно, що виливки, що надходять у механозбірне
Http://www.bntu.by/mtf.html Зразкова програма вступного випробування з навчального предмета МАТЕРІАЛОВЕДЕННЯ ТА ТЕХНОЛОГІЯ МАТЕРІАЛІВ для абітурієнтів, які вступають на скорочений термін навчання до БНТУ,
ТОВ «ВСЗ» 610014, м. Кіров ВЕРСТАН СПЕЦІАЛІЗОВАНИЙ ФРЕЗЕРНИЙ МОДЕЛЬ СФ 676 СФ676 250/3 40АТ5 0 0 ШВП 250/4 М Ф2 300/5 КМ4 ПРО Ф3 ТР РУК ВКА І РОЗПАКУВАННЯ ВЕРСТАТА. Для
Московський державний технічний університет імені М.Е. Баумана Учбово-технологічний практикум з ливарного виробництва Навчальний посібник Під редакцією В.Д. Винокурова, А.В. Козлова Рекомендовано
ДЕРЖАВНИЙ ЗАКЛАД ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ «БІЛОРУСЬКО-РОСІЙСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ» Кафедра «Технології металів» ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ. ТЕХНОЛОГІЯ МАТЕРІАЛІВ. ТЕХНОЛОГІЯ
Федеральне агентство з освіти Державна освітня установа вищої професійної освіти Тихоокеанський державний університет
1 Лабораторна робота 4 Відцентрове лиття Мета роботи: Ознайомлення з відцентровим литтям. 1. Вступ 1.1. Сутність методу відцентровим литтям називається спосіб отримання виливків в металевих формах,
ДЕРЖСТАНДАРТ 16818 85 МІЖ Г О С У Д А Р С Т В Е Н І Й С Т А Н Д А Р Т ФОРМА ПІЩАНА ДЛЯ ОТРИМАННЯ ЗГОТУВАНЬ ЗРАЗКІВ ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СІРОГО чавуну ЄСЬКІ
При виборі зв'язки абразивного інструменту слід враховувати, що кожен вид зв'язки має свої особливості та переваги, що визначає ріжучі властивості інструменту, а отже, і область його застосування.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РФ Державна освітня установа вищої професійної освіти «МОСКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «МАМІ» Кафедра «Технологія конструкційних
О.М. Чернова Додаткові матеріали на тему «Столярні з'єднання» При виготовленні багатьох виробів їх деревини застосовують різні столярні з'єднання: зрощення по довжині деталей, що примикають друг
Міністерство освіти і науки Російської Федерації Томський державний архітектурно-будівельний університет ПРИГОТУВАННЯ ЗЕМЛЯНОЇ ЛИВАРНОЇ ФОРМИ Методичні вказівки до лабораторної роботи Упорядники
ДЕРЖСТАНДАРТ 16818-85 МІЖ Г О С У Д А Р С Т В Е Н І Й С Т А Н Д А Р Т ФОРМА ПІЩАНА ДЛЯ ОТРИМАННЯ ЗАГОТОВОК ЗРАЗКІВ ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СІРОГО ЧАВУНА ЄСЬКІ
Передумови до створення винаходу Даний винахід має відношення до створення способу лиття об'єктів, а більш конкретно способу лиття вагонних (залізничних) коліс, з використанням удосконаленої стояка
3.5. Процеси вільного кування та штампування Кування вигляд гарячої обробки металів тиском, при якому метал деформується за допомогою універсального інструменту бойків. Нагріту заготовку 1 (рис. 3.5.1,
Контрольна тестова робота за технологією 5 клас, варіант для хлопчиків. 1 варіант 1. Як називається професія робітника, зайнятого ручною обробкою деревини? а) столяр; Б) коваль; У) токар. 2. У предметі
Міністерство освіти і науки Російської Федерації Калузька філія федеральної державної бюджетної освітньої установи вищої освіти «Московський державний технічний університет
Федеральне агентство залізничного транспорту Уральський державний університет шляхів сполучення Кафедра «Технологія машинобудування» Н. А. Михайлова О. М. Михайлова ЛИТТЯ У ПІЩАНІ ФОРМИ Єкатеринбург
www.sinto.com Сейатсу-процес ущільнення форм повітряним потоком і подальшим пресуванням Сейатсу-процес легкий процес для виготовлення хороших форм. Послідовність процесу по Сейатсу Ущільнення
Федеральне агентство з освіти Державний навчальний заклад вищої професійної освіти Нижегородський державний технічний університет ім. Р.Є. Алексєєва Кафедра «Ливарно-металургійні
ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛІВ З ШИПАМИ ПРОВШИНАМИ (ГНІЗДАМИ). РОЗМІТКА ТА ВИГОТОВЛЕННЯ ШИПІВ І ПРОВШИН. Презентацію склала вчитель технічної праці ГОУ ЗОШ 380 Красносільського району м.Санкт-Петербурга Турова
Міністерство освіти та науки Російської Федерації Сибірський федеральний університет Саначова Г.С. Степанова Т.М. Гільманшин Т.Р. СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ВЛИВАК Лабораторний практикум Красноярськ 2012 ЗМІСТ
Лабораторна робота 2 МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ МЕТАЛИЧНОЇ ЧАСТИНИ ШИХТИ ДЛЯ ВИПЛАВАННЯ чавунного лиття у вагранці Мета роботи навчитися розраховувати металеву частину шихти для чавунного лиття заданого хімічного
РОСІЙСЬКА ФЕДЕРАЦІЯ (19) UA (11) (51) МПК B02C 17/00 (2006.01) 173 347 (13) U1 R U 1 7 3 3 4 7 U 1 ФЕДЕРАЛЬНА СЛУЖБА ПО1 НІ КОРИСНОЇ МОДЕЛІ ДО ПАТЕНТУ (21 )(22)
Лабораторна робота 3 Дослідження точності виливків Мета роботи: Оцінка лінійної усадки та точності розмірів виливків залежно від способу лиття та форми виливки 1. Введення Точність розмірів та якість
6.2. Шліфування Шліфування процес обробки заготовок деталей машин різанням за допомогою абразивних кіл. Абразивні зерна розташовані в шліфувальному колі безладно та утримуються сполучним матеріалом.
Доатегорія:
Ливарне виробництво
Технологій виготовлення ливарних форм
Виливаються виливки характеризуються великою різноманітністю, що викликає необхідність застосування різних ливарних форм і матеріалів.
1. Класифікація ливарних форм
Ливарні форми класифікуються залежно від матеріалу, з якого вони виготовлені, та стану при заливанні.
Разові форми служать для формоутворення лише однієї виливки, після чого вони руйнуються. Форми виготовляються з піщано-глинистих, піщано-смоляних та інших сумішей.
Разові форми можуть бути сирими (формування по сирому), сухими (формування по сухому), що підсушуються, хімічно отверж-даються і збираються з сухих або затверділих стрижнів.
Сирі форми завдяки їхній дешевизні, простоті та швидкості виготовлення, відсутності процесу сушіння мають найбільше застосування. Вони використовуються для виливків простої та середньої складності з чавуну, сталі та сплавів кольорових металів масою до 1500 кг.
Сухі форми призначені для виготовлення середніх та великих виливків з великим обсягом механічної обробки. Добре просушена міцна форма, покрита протипригарною фарбою, забезпечує отримання високоякісних виливків. Однак тривалий цикл сушіння (6-36 год і більше), значна витрата палива, підвищена трудомісткість вибивання виливків із форм роблять їх неекономічними. Вони замінюються поверхнево підсушуваними та хімічно отверждаемими формами.
Підсушувані форми виготовляють з формувальних сумішей, до складу яких вводять сполучні СП, СБ, КТ. Ці форми застосовують для відповідальних виливків із чавуну та сталі масою від 1000 до 8000 кг. Тривалість сушіння таких форм у 10 разів менша, ніж звичайних сухих форм.
Форми, що хімічно отверждаются, призначені для виготовлення виливків зі сталі, чавуну і сплавів кольорових металів масою 100 т і більше. Існують два різновиди таких форм: одні затверджуються при продувці або обдування їх вуглекислим газом, а другі самозатвердні - при короткочасній витримці в атмосфері цеху.
В останнє десятиліття широкого поширення набув процес хімічного зміцнення форми, заснований на застосуванні рідких самозатвердних формувальних сумішей (ЖСС), що містять як сполучне рідке скло і прискорювач його твердіння (каталізатор) - шлак ферохромового виробництва.
Багаторазово використовувані (напівпостійні) форми служать виготовлення середніх і великих виливків простої конфігурації масою до 15 т. Ці форми виконують з високовогнетривкої суміші, що складається в основному з шамоту, формувальної глини і кварцового піску. Після відповідної теплової обробки стійкість форм досягає 25-40 знімань.
До багаторазово використовуваних форм відносяться також металеві форми-кокілі для виливків з різних сплавів простої та середньої складності, дрібних та середніх за масою та розмірами (у серійному та масовому виробництві).
Мал. 1. Пристрій для шаблонного формування.
2. Формувальний інструмент та пристосування
При виготовленні форм і стрижнів застосовують різні інструменти, опоки та пристрої.
Інструмент. Найбільш повний набір інструменту використовується для формування вручну. Технічні умови на інструмент регламентовані ГОСТ 11775-74 – 11801-74.
Для засіювання моделі облицювальною сумішшю призначені прямокутні сита з металевою сіткою з осередками 2-6 мм. Прямокутними совковими лопатами наповнюють сумішшю опоки, а лопатами із загостреним кінцем викопують ями при формуванні у ґрунті.
Суміш в опоках ущільнюють різними трамбуваннями:
- При роботі на верстатах-коротким трамбуванням (довжиною 300 мм). Рукоятка такої трамбування виконана з алюмінієвого сплаву, а клиноподібний та плоский черевики - зі Ст. 40 або з маслобензостійкої гуми марки А підвищеної твердості;
— при ущільненні суміші в середніх та великих опоках найбільш продуктивною є пневматична трамбування. Черевики її виконують з чавуну марки СЧ18-36 або, що переважно, з маслобензостійкої гуми марки А підвищеної твердості.
Трамбування рухається стисненим повітрям тиском 5-6 кгс/см2.
Гладарки служать для загладжування форм. У недоступних для прасування місцях для цих цілей застосовують ланцети. Оздоблення увігнутих поверхонь і заглиблень роблять двокінцевими ложечками. Вигладжування неглибоких циліндричних поверхонь, кутів жолобників та інших криволінійних поверхонь здійснюють фасонними гладилками/ Частки, що залишилися суміші з глибоких порожнин видаляють гачками.
Пісок з моделі та поверхонь форм змітають волосяною щіткою-косматкою, яка призначена також для фарбування та замивання великих форм. Найкраща якість забарвлення виходить при користуванні пульверизатором.
Вентилювання форм роблять за допомогою душників - голок різних діаметрів.
Мал. 10.2. Типи опок. справ у формі здійснення
Великі моделі розштовхують металевим молотком, при цьому модель повинні бути врізані спеціальні сталеві пластинки, щоб захистити її від псування. З напівформ моделі виймають за допомогою гострих і гвинтових підйомів.
При формуванні шаблоном з вертикальною віссю обертання застосовують пристосування, зображене на рис. 10.1. Воно складається з підп'ятника-черевика, шпинделя, стопорного кільця та рукава, на якому закріплюють шаблон.
Опоки повинні мати високу міцність, жорсткість і мінімальну масу. Вони виготовляються з чавуну марок не нижче СЧ15-32, низьковуглецевої сталі 20Л - ЗОЛ-1, алюмінієвих та магнієвих сплавів.
Опоки бувають цільнолитими та звареними. По конфігурації розрізняють прямокутні, фасонні та круглі опоки.
Залежно від маси вони поділяються на ручні, комбіновані та кранові. Ручні опоки без суміші мають масу до 30 кг, а із сумішшю – не більше 60 кг; комбіновані без суміші - від 31 до 60 кг, а із сумішшю - понад 60 кг; кранові як без суміші, так і із сумішшю - понад 60 кг.
Для точного складання напівформ застосовують штирі, що виготовляються зі сталі марок 40-45 із загартуванням та подальшим шліфуванням. Розрізняють знімні та постійні штирі. Останні зміцнюють у вушках нижньої опоки, а великих опоках - в полицях поздовжніх стінок. Знімні штирі мають найбільше застосування при машинному формуванні.
Для взаємозамінності опок центруючі отвори в їх вушках свердлять кондуктором. У ці отвори запресовують сталеві гартовані втулки, що дає можливість замінити їх при зносі і тим самим забезпечити точність спарювання опок.
При виборі розмірів опок слід виходити з найменших допустимих товщин формувальної суміші на різних ділянках форми.
3. Виготовлення форм вручну
При формуванні вручну ливарні форми виготовляють за дерев'яними цільними та роз'ємними моделями, модельними плитами, скелетними моделями та шаблонами.
4. Формування у ґрунті
При формуванні у ґрунті найбільш відповідальною операцією є підготовка нижньої частини форми – ліжка. Розрізняють два види ліжка: м'яку та тверду.
М'яка постіль. При виготовленні одиничних дрібних виливків для кожної з них готують постіль у ґрунті. При виробництві серії однотипних виливків у підлозі ливарного цеху виривають яму глибиною на 100-125 мм більше висоти моделі та габаритами, що перевищують габарити моделі на 200-250 мм на бік. На дні ями залишають чотири купки суміші; на дві з них укладають дерев'яну рейку, а на інші дві – рейку.
На ці рейки кладуть лінійку і рівнем-рівнем перевіряють горизонтальність їхнього положення. Потім рейки підгортають сумішшю, ущільнюють її і знову перевіряють горизонтальність положення. Після цього простір між рейками засипають відпрацьованою формувальною сумішшю, вирівнюють її, а надлишок згрібають лінійкою. На рейки укладають бруски висотою 10-12 мм, а на шар відпрацьованої суміші наносять просіяний шар облицювальної суміші.
Знявши бруски, ущільнюють її наступним чином: перший формувальник притискає лінійку до рейки, а другий, піднімаючи та опускаючи інший кінець лінійки, ущільнює суміш на ділянці 300-400 мм. Після цього другий формувальник притискає лінійку до рейки, а перший ущільнює суміш.
Остаточне вирівнювання поверхні та видалення борозен досягається при русі лінійки вздовж рейок. Вирівняну поверхню засіюють тонким шаром облицювальної суміші. На отриману постіль лицьовою стороною укладають модель і ударами молотка або трамбовки беруть в облогу її через проміжну прокладку.
Тверду постіль застосовують при виготовленні форм для середніх та великих виливків. У підлозі цеху викопують яму глибиною на 300-400 мм більше за висоту моделі. Дно ями щільно утрамбовують, насипають на нього шар просіяної гарі або битої цегли товщиною 150-200 мм, злегка утрамбовують і вирівнюють дрібним гаром.
Мал. 3. Схема виготовлення м'якого ліжка.
Мал. 4. Схема виготовлення твердого ліжка: 1 – шар гару; 2- вентиляційні канали; 3- лицювальний шар суміші; 4 – вентиляційні труби.
Поверхню шару вирівнюють лінійкою і потім душником діаметром 9 мм наколюють вентиляційні канали до ліжка.
Приготовлену таким чином постіль засіюють шаром (40-50 мм) облицювальної суміші. Після ущільнення в ньому також наколюють вентиляційні канали душником діаметром 3-4 мм.
5. Формування у парних опоках
Найбільша точність розмірів виливків досягається при формуванні в опоках. Широкого поширення набула формування в парних опоках. Формування складних конфігурації виливків здійснюють у трьох, чотирьох і більше опоках. Приклад виготовлення виливки трійника у парних опоках наведено на рис. 5.
Процес формування починають з виготовлення нижньої напівформи. На підмодельний щиток укладають нижню половину моделі та два живильники, а на модель наносять шар облицювальної суміші та обжимають її руками. У опоку засипають наповнювальну суміш та ущільнюють її. Зчистивши зайву суміш, душником наколюють вентиляційні канали.
Отриману напівформу скріплюють з підмодельним щитком і кантують на 180°, встановлюють на розпушений майданчик формувального плацу, злегка притирають, після чого відкріплюють і знімають щиток. Потім прогладжують лад, посипають сухим кварцовим піском і здувають пісок з моделі. Наклавши верхню половину моделі та шлакоуловлювач, встановлюють моделі стояка та випорів.
Мал. 5. Формування в парних опоках: 1 – нижня напівформа; 2 – верхня напівформа; 3 – стрижень.
Після цього в такій послідовності виготовляють верхню напівформу.
Ущільнення її має бути рівномірним, без місцевих слабин та переущільнень. Ступінь ущільнення суміші перевіряють твердоміром. Вона залежить від маси та висоти виливки.
Для підвищення міцності верхньої половини форми її зміцнюють сталевими гачками або дерев'яними кілочками – «солдатиками», попередньо змоченими рідкою глиною.
Вийнявши моделі стояка та випорів, можна розкрити форму. При формуванні дрібних моделей після ущільнення суміші половини моделі утримуються у напівформі та не вимагають додаткового кріплення. При формуванні середніх та великих важких моделей тертя між формувальною сумішшю та моделлю недостатньо для утримання її у верхній напівформі і необхідне додаткове зміцнення її. Закріпивши модель підйомом до верхньої опоки, розкривають форму, видаляють половини моделей і обробляють верхню і нижню напівформи, потім встановлюють стрижень і збирають форму.
6. Формування за модельними плитами
При цьому способі формування нижню і верхню напівформи виготовляють окремо по двох модельних плитах.
Формування по плитах доцільно здійснювати в дрібносерійному виробництві. На багатьох ленінградських підприємствах - в об'єднаннях імені Карла Маркса, імені Я. М. Свердлова, «Невський завод» імені В. І. Леніна та ін - вона успішно застосовується при дрібносерійному виробництві порівняно великогабаритних виливків (довжиною більше 3 м і масою до 3 т).
Роздільне формування по плитах забезпечує:
- Підвищення точності виливків;
- Збільшення продуктивності праці на 15-20% за рахунок скорочення оздоблювальних операцій;
- Можливість виготовлення моделей з окремих частин з подальшим складанням їх на модельній плиті;
- Підвищення знімання виливків з формувальної площі в 1,5 рази за рахунок установки форм в 2-3 поверхи зі зсувом.
При дрібносерійному виробництві застосовують плити із міцного дерев'яного щита, а при серійному – чавунні стругані. Модельні плити можуть використовуватися багаторазово.
Комплект модельних плит для виготовлення виливки корпусу текстильної машини середніх розмірів (920X420X400 мм) показано на рис. 6.
Формувальні роботи здійснюються бригадою з двох формувальників. Для зменшення стомлюваності робочих модельні плити встановлюють на низькі цапи.
Мал. 6. Комплект модельних плит для формування корпусу: а - плита для нижньої напівформи; б – плита для верхньої напівформи; 1 – плита; 2 - центруючі втулки; 3 модель.
Робота ведеться у наступній послідовності:
— очищення моделі та плити та нанесення розділового складу;
- Встановлення на плити опок низу і верху;
- Нанесення на моделі облицювальної суміші, встановлення гачків (у верхній напівформі) та обтискання суміші;
- Заповнення опок наповнювальною сумішшю, ущільнення її, видалення надлишків і накол вентиляційних каналів;
- Скріплення модельних плит з опоками та їх кантівка; установка нижньої напівформи на підготовлений плац, відкріплення модельної плити, знімання її та оздоблення (при потребі)
- Напівформи;
- Встановлення стрижнів;
- відкріплення та знімання верхньої плити, обробка (при потребі) напівформи;
- Складання форми.
На зібрану напівформу укладають чавунну плиту (іноді дерев'яну), на яку встановлюють другу форму зі зсувом для встановлення литникової чаші.
7. Хімічно отверждающиеся і великі оболонкові форми
При виготовленні форм С02-процесу у формувальну суміш в якості сполучного вводять рідке скло. Облицювальний шар рідинноскляної суміші наносять на модель шаром 20-40 мм, а решту обсягу опоки заповнюють наповнювальною сумішшю. Всі операції виготовлення форми виконують у тій же послідовності, як і при формуванні із застосуванням піщано-глинистих сумішей. Після видалення моделі та обробки форми її продувають вуглекислим газом, при цьому вона швидко отверждается. Потім форму збирають.
Хімічно отверждающиеся суміші використовуються і при виготовленні великих оболонкових форм, які застосовують при виробництві середніх та великих виливків. Форма для сталевого виливка подушки прокатного стану масою 10 т показана на рис. 7.
Оболонки виготовляють за ретельно обробленою роз'ємною дерев'яною моделлю, натертою графітом.
Процес складається з наступних операцій:
- на струганий підмодельний щиток укладають нижню половину моделі;
— на нього встановлюють розбірний дерев'яний жакет, у стінках якого висвердлені отвори діаметром 9-10 мм. Відстань між стінками жакета та моделі має становити приблизно 120-150 мм;
- у зазор між моделлю та жакетом встановлюють зварний каркас для зміцнення оболонки;
- шарами заввишки 80-100 мм засипають рідинноскляну суміш, ущільнюють її, між окремими шарами суміші закладають сталеві прутки діаметром 8 мм для утворення продувних каналів, які не повинні доходити до моделі на 20-25 мм; - з горизонтальної поверхні зчищають надлишки суміші, і наколюють продувні канали;
- Видаляють сталеві прутки і через продувні канали продувають отриману оболонку вуглекислим газом;
- отвержденну оболонку разом з моделлю і жакетом кантують на 180 °;
- Витягують модель, розкривають дерев'яний жакет і видаляють його.
У такій послідовності виготовляють верхню оболонку.
Складання напівформ проводять у рамці, що складається з двох опок без ребер. Нижню опоку укладають на вирівняний майданчик і засіюють наповнювальною сумішшю, яку потім ущільнюють. На отриману постіль встановлюють нижню оболонку та зазори між нею та опокою засипають сухою сумішшю. У знаки оболонки встановлюють стрижень оболонки, накладають верхню оболонку і другу опоку і засипають її сухою сумішшю шаром в 150 мм.
Мал. 7. Комбінована форма з оболонковими вставками: а – нижня оболонка; б – верхня оболонка; в – оболонковий стрижень; г – зібрана форма; д - виливок.
Решту опоки заповнюють металевими кулями діаметром 40 мм. Перед заливкою форму додатково навантажують вантажами.
Застосування оболонкових форм, отвержденных до вилучення їх моделей, дає можливість отримувати оболонки з розмірами робочих поверхонь, відповідних розмірам моделі. Крім того, моделі таких форм виконують розбірними, що дозволяє ліквідувати на них формувальні ухили, що вимагають додаткової витрати металу.
8. Формування за шаблоном
Формування за шаблоном здійснюється при виробництві одиничних середніх та великих виливків, що мають зовнішню форму тіл обертання простої конфігурації (чаші, маховики, патрубки, труби з фланцями тощо),
Розрізняють такі види шаблонної формування: з вертикальним шпинделем, з горизонтальним шпинделем і по протяжка блонам Найбільшого поширення набула формування вертикальним шпинделем. Розглянемо її на прикладі формоутворення виливки чаші бігунів, що розмелюють.
Дня шаблонного формування чаші (рис. 8, а) потрібні: верстат з вертикальною віссю, шаблонна мірка (рис. 8, б), шаблони для заточування бовдура з тілом (рис. 8, в) і бовдура чаші (рис. 8, г) ), моделі ребер (рис. 8, д) та маточини з центровим отвором (рис. 8, е). Формування проводиться у ґрунті (з твердим ліжком) під верхнім опокою.
Мал. 8. Пристосування для шаблонного формування чаші бігунів.
Процес складається з низки етапів. На першому заточують йолоп з тілом, який буде моделлю для виготовлення верхньої напівформи; на другому здійснюють операції з виготовлення верхньої напівформи; на третьому заточують нижню напівформу; на четвертому обробляють і збирають форму; на п'ятому навантажують форму, заливають та вибивають виливки.
9. Формування за скелетною моделлю
При одиничному виробництві великих виливків з метою зниження витрат виготовлення моделей застосовують скелетні моделі, товщина ребер яких приймається рівної товщині стінок виливки.
Скелетна модель для виготовлення виливків великої ванни показана на рис. 9 а, а схема формування - на рис. 9, б. Модель заформовують у опоці чи грунті. Внутрішню порожнину загладжують на рівні брусків і отриману поверхню обкладають папером. Потім виготовляють верхню напівформу з бовдуром. Після рознімання верхню напівформу обробляють, а в нижній знімають розділовий папір, ущільнену між ребрами суміш злегка розпушують і шаблоном-згрібалкою знімають шар суміші на товщину ребер. Після цього модель витягають, і виготовлення форми закінчують звичайним способом.
Мал. 9. Схема формування за скелетною моделлю.
10. Формування в глині за цеглою
Формування в глині цегли здійснюють при виробництві таких великих виливків, як виливниці, ковші, котли, труби великих діаметрів і т. д. А Формування ведуть за моделлю, каркасною моделлю або за шаблоном.
Послідовність виготовлення форми та стрижня для виливки великого патрубка наведено на рис. 10. У твердому ліжку встановлюють підп'ятник, шпиндель та рукав, на якому зміцнюють шаблон. Правильність установки шпинделя перевіряють рівнем. На чавунний піддон наносять шар глини та викладають перший ряд кладки з червоної цегли. На нього наносять шар глини завтовшки 15-20 мм і викладають другий ряд із перекриттям швів у першому ряду.
Для підвищення газопроникності між рядами цеглин прокладають дрібний гар, гранульований ваграночний шлак, пучки соломи і душником виконують вентиляційні канали в глині, що підсохла. Для збільшення міцності кладки через кожні 5-6 рядів укладають чавунні плити, що з'єднуються з нижнім піддоном та між собою стяжками.
Правильність кладки перевіряють шаблоном. Між робочою кромкою шаблону та поверхнею кладки повинен бути зазор 20-25 мм. Внутрішню поверхню кладки облицьовують глиною та шаблоном заточують робочу поверхню. Після короткочасного пров'ялювання повітря видаляють шаблон і шпиндель і сушать форму переносним сушилом. Потім крупним планом тріщини форму забарвлюють і сушать вдруге.
Мал. 10. Виготовлення цегляної форми та стрижня за шаблоном: а - виготовлення форми; б – виготовлення стрижня; в – зібрана форма; г-виливка; 1 - підп'ятник; 2-шпиндель; 3-піддон; 4 – опори; 5 – цегляна кладка; 6 - шаблон для заточування форми; 7 - літникова система; 8 – облицювальна глина.
Процес виготовлення стрижня аналогічний до процесу виконання форми. Сушать стрижень у сушилі.
Цегляну кладку виконують у спеціальних кесонах або опоках із заповненням проміжків між кладкою та стінкою опоки формувальною сумішшю. Такі форми можуть використовуватися багаторазово за невеликих проміжних ремонтів.
Сучасні способи виготовлення великих форм вручну
Безперервне зростання виробництва великих виливків вимагає вдосконалення технологічних процесів та умов праці зниження трудомісткості виготовлення виливків при ручному формуванні розглянемо деякі раціональні процеси формоутворення виливків, розроблені ливарниками ленінградських об'єднань імені Я. М. Свердлова, Невський завод імені В І Леніна та інших підприємств.
Металеві ліжка. При формуванні великих виливків застосовують тверді піщано-глинисті ліжка, а при виготовленні особливо великих виливків постіль виконують цегляною кладкою. При вилученні виливки з форми постіль частково руйнується, і перед кожним формуванням доводиться витрачати багато часу на ремонт.
Мал. 11. Схема приготування твердого металевого ліжка: 1 - шар гару; 2 – металева плита; 3 – газовідвідні труби; 4 – кесон; 5-верхня напівформа.
Форма з металевим ліжком, виконана в кесоні, показано на рис. 11. Зазори між стінками кесона та моделлю визначаються зручністю набивання форми. Дно кесона покривають рівним шаром гару, поверх якого кладуть чавунну плиту, що утворює металеву тверду постіль.
Заміна верхньої напівформи стрижнями
Щоб уникнути протікання металу при заливці зазвичай застосовують прокладочну глину, в результаті чого на виливку утворюються затоки, на видалення яких витрачається праця обрубувачів і безцільно витрачається метал. При заміні верхньої напівформи стрижнями, що перекривають, замість прокладочної глини стали використовувати піщані подушки. Для цього в горизонтальних знаках стрижнів, через які виводяться гази, виконані поглиблення 20-25 мм, що заповнюються сирим піском з деяким завищенням. При встановленні стрижнів, що перекривають, пісок ущільнюється, при цьому створюються надійна ізоляція вентиляційних каналів і щільний контакт між стрижнями, що виключає можливість утворення заток.
Мал. 12. Технологія виготовлення великих форм: а – стара технологія; б - нова технологія: 1 - нижні ґрунтові напівформи; 2 верхня напівформа; 3 - прокладна глина; 4 – привантажувальна плита; 5 - стрижень, що замінює верхню опочну напівформу; 6 – вентиляційні стояки; 7 – піщані подушки.
В результаті впровадження нової технології підвищилася розмірна точність виливків, скоротилася витрата металу, ліквідовано парк опок та потребу у сушінні громіздких напівформ, зменшилась трудомісткість обрубних робіт. Формування блок-моделі. При виготовленні дрібних серії середніх і великих виливків доцільно поєднання одного блоку двох однотипних моделей, пов'язаних між собою розділовим стрижнем.
Виготовлення форм з рідких сумішей, що самозатвердяються. Читачі суміші широко використовуються при виготовленні великих стрижнів Так у ливарних цехах об'єднання імені Я. М. Свердлова всі стрижні для виливків масою більше 3 т виконують із ЖСС.
Практика показала, що ці суміші можуть успішно застосовуватись і при виготовленні форм для великих виливків. Схема формування в ЖСС представлена на рис. 14. Модель встановлюють на цеглу або на укріплені на ній спеціальні упори або фіксують у кесоні за допомогою планок. Між моделлю та стінками кесона повинен бути зазор 100-150 мм. У моделі є люки для заливання ЖСС. Для покращення заповнюваності форми суміш видавлюють із люків штовхачами. Після заповнення сумішшю простору під моделлю її заливають по периметру кесона в зазори між стінками і моделлю. Через 35-40 хв після заливання ЖСС модель можна витягти і приступити до обробки форми.
Робоча поверхня форми має значну пористість. Для її усунення на поверхню наносять спеціальну фарбу і просушують пальником протягом 2-4 годин при температурі 200-220 °С.
Технологія виготовлення складної форми для виливки чавунної моделі лопаті масою 35 т наведена на рис. 15. Ця модель призначена для формоутворення великих виливків сталевих лопатей. Формування ведеться по дерев'яній моделі, з упорами, за якими модель встановлюють на ліжко, в кесоні. На моделі розміщують знімну раму, що оформляє контури бовдура. Щоб уникнути спливу, модель і рама навантажуються.
Заливку ЖСС здійснюють через люки, що є в моделі і знімній рамі, і зазори між стінками кесона і знімної рами. Потім виробляють підпресування суміші штовхачами. Після короткочасної витримки виймають знімну раму, видаляють суміш з люків, підрізають її навколо моделі, поверхню напівформи покривають розділовим папером і закріплюють її шпильками, після чого переходять до оформлення верхньої напівформи (болвана-стрижня).
Мал. 13. Технологія виготовлення форм по блок-моделі а - ґрунтова форма; б – стрижнева форма.
Мал. 14. Схема виготовлення форми із ЖСС.
Мал. 15. Технологія виготовлення великої форми із застосуванням
12. Машинне формування
Механізоване витягнуто І моделі без попереднього розколотки забезпечує отримання форм високої якості, підвищує точність виливків і знижує шлюб. Впровадження координатних і набірних плит-рамок робить табельним застосування машинного формування не тільки при серійному і масовому, але і при дрібносерійному та одиничному виробництві.
Зазвичай ливарну форму виготовляють двох машинах: одній - нижню полуформу, але в інший - верхню. При масовому та серійному виробництві металеві моделі та елементи литникової системи монтують на односторонніх чавунних плитах, а при дрібносерійному та одиничному дерев'яні моделі.
зміцнюють на координатних плитах або набірних плитах-рамках. Заміну моделі на координатній плиті та в плиті-рамці виробляють на робочому місці протягом 20-30 хв.
За способом ущільнення суміші в опоці розрізняють пресові машини з нижнім і верхнім пресуванням, машини, що струшують, струшують з підпресуванням і піскометні.
Ущільнення суміші на машинах із нижнім пресуванням. Схему роботи такої машини наведено на рис. 17. На пресовому поршні, розміщеному в циліндрі, закріплений стіл. На ньому розташована модельна плита, що переміщається у нерухомій рамі. Опоку встановлюють на штирі нерухомої рами і заповнюють сумішшю, розрівнюючи її по всій Поверхні. Після цього опоку з сумішшю поміщають під нерухому траверсу. При подачі в циліндр стисненого повітря пресовий поршень піднімається нагору, модель впроваджується в суміш і ущільнює її. Коли надходження повітря припиняється, поршень опускається, і виробляється витяг моделі.
При нижньому пресуванні найбільша щільність суміші створюється у моделі і знижується до верху, опоки, дещо зростаючи у траверси, що є гідністю цього способу.
Великий витрата потужності на подолання сили тертя суміші об стінки опоки обмежує сферу застосування цих машин. Вони можуть використовуватися при опоках з розмірами світла до 1100X800 мм і висотою до 150 мм.
Ущільнення суміші на машинах із верхнім пресуванням. Схема роботи цієї машини показано на рис. 18. На пресовому поршні, розміщеному в циліндрі, закріплений стіл, на якому розташована плита з моделлю. Після встановлення опоки з наповнювальною рамкою та заповнення їх формувальною сумішшю в циліндр подають стиснене повітря під тиском 6 кгс/см2. Під дією повітря поршень разом зі столом та змонтованим на ньому модельним оснащенням піднімається вгору, при цьому пресова колодка, закріплена на траверсі, впроваджується в наповнювальну рамку та ущільнює суміш у опоці.
Після припинення надходження в циліндр стисненого повітря стіл опускається під впливом своєї тяжкості.
Ущільнення суміші на машинах, що струшують. Цей спосіб ущільнення суміші, незважаючи на деякі властиві йому недоліки, - найпоширеніший, тому що дає можливість виготовляти форми для складних великих виливків в опоках, з розмірами світла 3000 X 2000 мм при висоті до 750 мм.
Мал. 16. Типи модельних плит: а – одностороння; б - координатна: -набірна плита-рамка; 1 – основна плита; г – вкладна модельна плита; 3 - модель, 4 - шлакоуловлювач; 5 – стояк; 6 - завзяті гвинти.
Мал. 17. Схема роботи машини із нижнім пресуванням.
На рис. 19 показана схема роботи струшує машини з підпресуванням. Вона має два циліндри: пресовий і струшуючий, причому останній служить поршнем для першого Усередині циліндра є струшуючий поршень, на якому укріплений стіл. На столі монтується модельна плита із моделлю.
По штирях на модельну плиту встановлюють опоку з рамкою. Після заповнення опоки і рамки сумішшю в порожнину циліндра, що струшує, подають стиснене повітря, під тиском якого струшуючий поршень піднімається вгору. При цьому впускний отвір перекривається бічною поверхнею поршня, а вихлопний відкривається, повітря виходить в атмосферу.
Стіл із модельною плитою та опокою під дією власної сили тяжіння падає на торець циліндра, тому при ударі формувальна суміш у опоці ущільнюється. При опусканні поршня впускний отвір знову відкривається і цикл повторюється. Зазвичай стіл піднімається на висоту 30-80 мм і робить 30-120 ударів за хвилину. Для ущільнення суміші достатньо 20-40 ударів.
Після закінчення процесу струшування стиснене повітря надходить у порожнину пресового циліндра, а модельна плита та оснащення приходять у контакт з пресовою колодкою, закріпленою на траверсі. Колодка входить у порожнину наповнювальної рамки і виробляє доготування верхніх шарів суміші (рис. 19, г і д).
Ущільнення суміші багатоплунжерною головкою. При ущільненні суміші жорсткою пресовою колодкою (рис. 19), особливо у формах великих габаритів, важко досягти рівномірності ущільнення. У таких випадках рекомендується застосовувати багатоплунжерну головку (рис. 20), при цьому формувальна суміш пресується великою кількістю башмаків пресуючих, забезпечених поршневими гідравлічними приводами. Кожен черевик під дією масла на поршень пресує ділянку форми, що знаходиться під ним, незалежно від сусідніх ділянок.
Ущільнення суміші піскометами широко застосовується для механізації наповнення та ущільнення суміші у великих опоках та стрижневих ящиках. Продуктивність піскометів - від 12 Д 80 м3/ч ущільненої суміші.
Основним робочим органом піскомета є головка (рис. 21). У сталевому кожусі обертається ротор, на якому за допомогою муфти закріплена лопатка-ківш. Через вікно в кожусі стрічковий транспортер безперервно подає формувальну суміш, яка при швидкому обертанні ротора захоплюється лопаткою, ущільнюється дещо і у вигляді невеликих пакетів викидається в опоку через вікно. При великій швидкості закінчення суміші з вікна і безперервному переміщенні головки піскомета л площі опоки створюється рівномірне ущільнення всіх шарів сумішей незалежно від висоти опоки.
СРСР успішно експлуатуються автоматизовані формувальні лінії як вітчизняного виробництва - конструкції ВНДІ літ-маш, НДІ тракторсільгоспмаш, Гіпросантехпром та ін, так і зарубіжних фірм.
Процес формування, складання та вибивання на цих лініях повністю автоматизований, робітник-оператор при цьому тільки управляє механізмами за допомогою кнопок.
Вручну виконуються операції встановлення стрижнів та заливки, а на деяких лініях процес заливки також автоматизований.
На рис. 23 показана схема автоматизованої лінії фірми "Гізаг" (НДР). Вона складається з двох пресових формотворчих напівавтоматів для виготовлення нижньої (поз. IV) та верхньої (поз. II) напівформ та ливарного конвеєра (поз. VII). Зібрана на поз X форма надходить на поз. XI - до вантажного конвеєра, де вона навантажується, та на поз. XII, де заливається металом. При подальшому русі залита форма надходить в охолоджувальну камеру (поз. XIII), з потужною вентиляційною системою. На поз. XIV з охолодженої форми знімається вантаж.
Верхня опока протяжним пристроєм стягується на поз. I і передається на машину виготовлення верхніх полуформ (поз. II). Нижня напівформа з виливком і грудкою суміші просувається до поз. III де нижня опока простягається, кантується і передається на машину для виготовлення нижніх напівформ (поз. IV).
При підході до штовхача ком суміші з виливком передається на поз. V-охолоджувальні грати (накопичувач). Після короткочасного охолодження він надходить на поз. VI - вибивні грати, де руйнується і звільняє виливок.
Формоутворююча машина має два преси, між якими розташовані підйомний механізм та дозатор суміші. При надходженні опоки вона спарюється з модельною плитою і підтискається до бункер-дозатор, при цьому в опоку видається певна порція суміші. Потім опока передається під лівий або правий прес, що має багатоплунжерну головку.
Після процесу пресування нишня напівформа повертається на середню позицію, де після протяжки моделі вона виштовхується опокою, що надходить, і передається на поз. VIII. Тут нижня напівформа кантується та встановлюється на платформу конвеєра. На поз. IX у цю напівформу встановлюються стрижні.
При підході до поз. X нижня напівформа накривається верхньою, форма надходить на заливку. Верхня напівформа виготовляється аналогічно до нижньої.
Продуктивність лінії в залежності від типу формувального автомата та розмірів опок становить 200-280 форм на годину.
Мал. 23. Схема автоматизованої формувальної лінії.
Ливарне виробництво
Литтям виготовляють:
Рідкий метал
ОСНОВИ ЛИВАРНОГО ВИРОБНИЦТВА
Принципова схема лиття (з прикладу разової роз'ємної ливарної форми) показано на рис. 2.1, а.
Мал. 2.1 Схема процесу лиття в разові роз'ємні форми: а – важлива схема; б - виливок після вибивання; 1,2 – нижня та верхня опоки; 3 – форма; 4 – порожнина форми; 5 – випір; 6 – ливарний стрижень; 7 – вентиляційний канал; 8 – вертикальний канал (стояк); 9 - литникова чаша (воронка); 10 – розплавлений метал; 11 – ківш; 12 - шлакоуловлювач; 13 - горизонтальні канали (живильники).
Рідкий метал 10 з ковша 11 заливається в ливарну форму і через систему каналів надходить у порожнину 4 форми 3 , Заповнює її і твердне. Після затвердіння, вилучення з форми та обробки виходить виливок (рис. 2.1, б). Для отримання отворів, порожнинта інших ускладнень конфігурації виливків застосовують стрижні 6 , що встановлюються при складанні форми.
Для отримання виливки потрібна наявність трьох технологічних елементів: ливарний матеріал, технологічне ливарне обладнання та технологічне ливарне оснащення.
Ливарні матеріали.
Ливарні матеріали(металеві сплави, пластмаси, гума, кераміка) повинні мати високі ливарні (технологічні), механічні та експлуатаційні властивості.
Ливарні властивості сплавів
При проектуванні будь-якої деталі насамперед враховуються механічні властивості сплаву, а й додатково необхідно враховувати ливарні властивості сплаву, які визначають можливість отримання якісної виливки, тобто. виливки, що відповідає заданим вимогам. Найважливіші ливарні властивості сплавів:
а) рідкотекучість;
б)усадка;
в)схильність до ліквації та поглинання газів.
Рідкотекучість - це здатність рідких металів та сплавів заповнювати її порожнини та чітко відтворювати рельєф виливки. Рідкотекучість сплаву залежить від його фізико-хімічних властивостей (передусім – температури ліквідусу) та технологічних факторів, насамперед – температури заливки. Для сплавів, що твердіють при постійній температурі (чисті метали та евтектичні сплави) або у вузькому інтервалі температур (до 30оС) характерне послідовне затвердіння з утворенням суцільної твердої кірки на поверхні каналу форми. Усередині цієї кірки залишається рідка фаза, здатна затікати до каналу. Сплави з широким інтервалом температур кристалізації тверднуть з утворенням розгалужених дендритів по всьому перетину потоку. Ці розплави втрачають здатність текти в каналі форми за наявності твердої фази 20...30% обсягу. З підвищенням температури перегріву сплаву рідина збільшується.
Усадка- це властивість ливарних сплавів зменшуватися в обсязі та лінійних розмірах при затвердінні та охолодженні. Усадочні процеси протікають з моменту заливки розплавленого металу у форму до повного охолодження виливки. На величину усадки впливають, перш за все, хімічний склад сплаву, температура заливки та властивості ливарної форми. З підвищенням температури сплаву, що заливається, усадка виливки збільшується. Розрізняють лінійну та об'ємну усадку.
Лінійне усадження - це зменшення лінійних розмірів виливки при її охолодженні від температури заливки до температури навколишнього середовищаб Величина лінійної усадки може змінюватись від 1% у сірого чавуну до 1,5…2 % у сталей та кольорових сплавів
Об'ємна усадка - це зменшення обсягу сплаву за його охолодженні в ливарній формі.Об'ємна усадка призводить до утворення у виливках усадкових раковин, усадкової пористості, тріщин і короблення.
З усадкою сплаву пов'язані багато труднощів у виробництві виливків. При гальмуванні усадки (виступами форми, стрижнями) у виливку виникають напруги, які можуть викликати її короблення або утворення тріщин.
Для зняття усадкової напруги застосовують відпал. Для цього виливки нагрівають до високих температур (але нижче за температуру солідус) і повільно охолоджують разом з піччю. При повільному охолодженні (20 градусів на годину) перепаду температур у різних точках виливки не буде, і, отже, всі її частини будуть сідати рівномірно. Часто виливки після попередньої (чорнової) механічної обробки легко вилежуються тривалий час перед остаточною обробкою.
Ліквація - це неоднорідність хімічного складу за перерізом виливки. Ліквація виникає в процесі затвердіння виливки через різну розчинність окремих компонентів сплаву в його рідкій і твердій фазах.. Чим більша ця відмінність, тим неоднорідніше розподіляються компоненти.
Розрізняють два основні види ліквації: внутрішньокристалічну (або дендритну ), що характеризується неоднорідністю зерна металу, та зональну коли різні зони виливки мають різний хімічний склад. Найпростіший випадок ліквації пов'язаний з великою різницею густин компонентів сплаву. Так, при литті свинцевої бронзи в нижніх частинах виливки вміст свинцю буде вищим, ніж у верхніх частинах. Концентрація міді (легшого компонента), навпаки, збільшиться у верхніх частинах виливки.
У період затвердіння виливка з металу виділяються гази, які розчинені в розплаві. В результаті цього у виливку утворюються газова пористість або газові раковини, що значно знижують комплекс механічних властивостей виливка. Джерелом газових раковин може бути форма при недостатній її газопроникності і при виділенні нею великої кількості газів. Газові раковини найчастіше утворюються біля поверхні горизонтально розташованих стінок виливка, а також у місцях, де утруднено газовідведення.
Ливарне обладнання.
Ливарне обладнання – це сукупність машин, автоматів, установок, плавильних печей, заливальних пристроїв, маніпуляторів, призначених для виконання процесів та операцій виготовлення виливків.Кожен ливарний процес (формування, плавлення, заливання та ін.) використовує свої види обладнання (формувальне, плавильне та ін.) відповідно до ГОСТ 18111-93*.
Ливарне оснащення.
Технологічна оснастка ливарного виробництва - засоби технологічного оснащення, що доповнюють ливарне технологічне обладнання для виконання певної частини процесу одержання виливків. До ливарного оснащення за ГОСТ 17819-84 відносяться ливарні форми, стрижні, моделі та інші засоби технологічного оснащення.
Ливарна форма – це система елементів, що утворюють робочу порожнину, при заливанні якої рідким металом формується виливок. Основні вимоги до ливарних форм такі:
Міцність- щоб під впливом напору розплаву форма як не зруйнувалася, а й змінила розміри.
Газопроникність- щоб гази, що знаходяться як у порожнині форми, так і в розплаві, могли видалятися (щоб уникнути газової пористості та газових раковин у виливках).
Стійкість до хімічної взаємодії з розплавом- щоб забезпечити простоту вилучення та очищення виливків.
Ливарна форма виготовляється з використанням наступного ливарного оснащення:
1.Ливарна модель.Для виготовлення разових форм застосовуються ливарні моделі, що забезпечують освіту у формі відбитка, що відповідає конфігурації та розмірам виливки.
Моделі виготовляються з дерева, пластмас або металевих сплавів і можуть бути роз'ємними та нероз'ємними, разовими та багаторазовими.
2.Ливарний стрижень – елемент ливарної форми, призначений для утворення отвору, порожнини чи іншого складного контуру у виливку.Багато в чому завдяки застосуванню стрижнів під час лиття можливе отримання заготовок найскладнішої конфігурації. Стрижні, як і форми, можуть бути разовими та багаторазовими, ціликовими та збірними.
Загальна технологія лиття
Технологія лиття є сукупністю великої кількості окремих процесів ливарного виробництва, які можна об'єднати в чотири етапи:
1. Технологічна підготовка процесу виготовлення виливка. На підставі конструкторської (креслення деталі, технічні вимоги, умови роботи деталі у вузлі…) та технологічної документації (величина партії, технологічний маршрут обробки…) здійснюється: вибір способу лиття, розробка креслення виливки, проектування технологічного оснащення (модель, стрижні, ливарна форма…) ) розробка технології, включаючи визначення послідовності та технологічних параметрів окремих процесів, операцій та переходів.
2. Виготовлення форми. На підставі розроблених креслень виготовляються модель, стрижні, необхідне технологічне оснащення. При лиття в неметалеві форми найбільш відповідальним і трудомістким процесом є формування - виготовлення ливарних форм та стрижнів з формувальних та стрижневих сумішей. Найчастіше ливарна форма - роз'ємна (складається з двох частин), що дозволяє отримувати більшість виливків. Разові форми, як і стрижні, виготовляють ущільненням формувальної (стрижневої) суміші в опоках (стрижневих ящиках). Готові частини форми (напівформи) та стрижні надходять на операцію складання форм, яка включає установку, з'єднання та закріплення ливарних стрижнів у ливарній формі та частин форми між собою. Паралельно з формуванням та збиранням у плавильному відділенні ливарного цеху проводиться плавка – одержання розплаву потрібного хімічного складу та температури.
3. Заливка форм та охолодження металу виливків. Зібрані форми за допомогою ковша чи ливарної машини заливають розплавом. Температура розплаву дорівнює: tзаливки = tліквідус + (100 ... 150) ºС. Заповнення форми розплавом потребує певного часу, що обмежує продуктивність лиття загалом. Для підвищення якості виливків використовується дія відцентрових сил, електромагнітних полів, ультразвуку і т.д.
4. Вилучення з форм та обробка виливків. Охолоджена до заданої температури виливок видаляється з форми, і з неї витягуються стрижні.
Вибивання – витяг виливки з форми.При лиття в разові форми ця операція складає вібраційних решітках.
Обрубування - відділення від виливків елементів литникової системи, заток по роз'єму форми та нерівностей поверхні. Здійснюється за допомогою пневмомолотків (виливки з чавуну) та пневмозубілів, різкою газом або плазмою (сталеві виливки), абразивним та іншим інструментом.
Очищення поверхні виливків від пригару, залишків формувальної та стрижневої суміші. Для очищення застосовують такі способи, як галтування, дробометний, електрохімічний та ін У обертових галтувальних барабанах пригар видаляється за рахунок тертя поверхонь виливків один про одного і про зірочки з білого чавуну, що додатково завантажуються. При дробометному способі поверхня виливка очищається під впливом потоку чавунного або сталевого дробу діаметром 1-3 мм. Швидкісний потік дробу створюється за допомогою стисненого повітря (у дробоструминних установках) або лопаток, що обертаються (у дробометних установках).
Зачистка - механічна обробка поверхні виливківз метою приведення її у відповідність до вимог щодо якості поверхні. При цьому видаляються залишки живильників, затоки по площині роз'єму форми та у знакових частин стрижнів. Зачистку найчастіше здійснюють за допомогою шліфувальних кіл та на обрізних пресах.
Термообробка виливків проводиться при необхідності підвищення міцності (загартування), пластичності, оброблюваності різанням, зняття внутрішніх напруг (відпал). В останньому випадку часто обмежуються тривалим вилежуванням виливків на складі.
Контроль якості виливків передбачає перевірку відповідності продукції технічним умовам, включаючи відсутність дефектів будови. Зовнішній огляд дозволяє виявити зовнішні дефекти (раковини на поверхні, наскрізні тріщини, перекіс тощо). Точність розмірів та шорсткість поверхні визначають за допомогою вимірювального інструменту (штангенциркулів, шаблонів, калібрів) та спеціального обладнання (профілометрів, координатно-вимірювальних машин). Для контролю структури виливків застосовують металографію. За допомогою неруйнівних методів контролю, таких як ультразвуковий, вихрострумовий, рентгенівський, контролюють внутрішню будову металу.
СПОСОБИ ЛИТТЯ
У промисловості застосовують безліч способів лиття, які можна класифікувати за різними ознаками. Найчастіше всі види лиття ділять на лиття в разові форми(лиття в піщано-глинисті форми, в оболонкові форми, лиття за моделями, що виплавляються...) і лиття в багаторазові форми(лиття в кокіль, під тиском, відцентрове лиття...).
Вибір способу лиття визначається типом ливарного сплаву (легкоплавкий, тугоплавкий), обсягом виробництва, заданими параметрами точності розмірів і шорсткості поверхні одержуваних виливків, та іншими факторами.
Технологія ручного формування.
Залежно від конфігурації виливки та умов виробництва застосовують різні методи ручного формування:
за моделями у ґрунті(Кессон),
в опоках, з підрізанням, з відокремленими частинами, з перекидним або підйомним йолопом, з фальшивою опокою, за шаблоном, у стрижнях, за скелетними моделями. Розглянемо деякі способи формування.
Формування за роз'ємною моделлю- Найбільш поширений спосіб формування. При ручному формуванні спочатку виготовляють нижню напівформу (рис. 2.5, а). Потім виготовляють верхню напівформу (рис. 2.5, б). Для цього нижню напівформу перевертають на 180°, на нижню половину моделі шипам встановлюють верхню половину, монтують моделі шлакоуловлювача, стояка та випорів. Площина роз'єму (лад форми) посипають розділювальною сумішшю - графітом, дрібнотертим кварцовимпіском. Верхню опоку встановлюють на нижню по напрямних штирях. У неї засипають і ущільнюють формувальну суміш і отримують верхню напівформу. Після ущільнення суміші видаляють моделі стояка та випорів. Верхню напівформу знімають, перевертають на 180°, видаляють з обох напівформ моделі (рис. 2.5, в), і приступають до збирання форми. Зібрана та готова до заливання форма показана на рис. 2.5, г.
Мал. 2.5. Формування за роз'ємною моделлю:
а -г - послідовність формування; МФ – роз'єм моделі та форми
Виливок, показаний на рис. 2.6, при формуванні неможливо витягти без руйнування частини форми (обсяг «К») (рис. 2.6, а). У таких випадках застосовують формування з підрізуванням. Нижню напівформу ущільнюють звичайним способом та перевертають. Зрізають об'єм «К» (рис. 2.6, б). Поверхню, що утворилася, ретельно загладжують. При формуванні верхньої напівформи (рис. 2.6, в), на місці цього обсягу утворюється бовдур. Роз'єм форми виходить не плоским, а фасонним. Далі встановлюють модель верхнього знака 2 , поверхню розрізки посипають розділювальною сумішшю. Подальші операції формування не відрізняються від операцій звичайного формування.
Мал. 2.6. Формування з підрізуванням: а - ущільнена нижня напівформа; б - нижня напівформа після видалення надлишків суміші; в – форма у зборі; г – формування за фасонною модельною плитою; 1 – модель; 2 – модель верхнього знака; 3 – вантаж; 4 – модельна плита; 5 – гніздо знаків; 6 – модель підрізування; К - обсяг суміші, що перешкоджає вилученню моделі; Ф - площина роз'єму напівформ; н - напрямок «верх» і «низ» по відношенню до площини роз'єму напівформ.
Формування за моделлю з відокремленими частинамизастосовується при виготовленні складних по конфігурації виливків з елементами, що виступають, коли застосування моделі з одним роз'ємом не дозволяє витягувати її половини з напівформ після ущільнення суміші. Відокремлені частини виду 1 (рис. 2.7, а, б) застосовують за наявності в моделі порожнини достатньої для видалення штифта 8 . При формуванні моделі з відокремленими частинами виду 2 (рис. 2.7, а, в), суміш ущільнюють до верхньої площини відокремленої частини, потім витягають шпильку 9 та закінчують ущільнення. Кріплення відокремленої частини 3 (рис. 2.7, а, г) називають «ластівчин хвіст».
Мал. 2.7. Формування за моделлю з відокремленими частинами:
а – модель; б, в, г - послідовність виконання операцій 4, 5, 6, 7 формування; 1, 2, 3 – види відокремлених частин; 8 – штифт, 9 – шпилька; стрілками показані переміщення відокремлених частин, штифтів та шпильок.
Якщо неможливо розташувати модель на плоскій плиті, застосовують форму з фальшивим опокою. У фальшиву опоку метал не заливають. Вона служить тільки для формування як фігурної модельної плити.
Лекція 2. ЛИВАРНЕ ВИРОБНИЦТВО
Ливарне виробництво- галузь машинобудування, що виготовляє заготовки або деталі (виливки) заливкою розплавленого металу (розплаву) заданого хімічного складу в порожнину ливарної форми, що має конфігурацію виливки. При охолодженні розплав твердне і зберігає конфігурацію порожнини форми. Литтям можна виготовляти вироби дуже складної конфігурації, які іншими видами обробки – куванням, штампуванням, зварюванням – отримати важко чи неможливо.
Литтям виготовляють:заготівлі деталей загального призначення, до яких не пред'являються особливі вимоги щодо механічних та експлуатаційних властивостей; заготівлі відповідальних деталей, таких як деталі двигунів внутрішнього згоряння (блоки циліндрів, поршні), робочі колеса та лопаті газових турбін, і т.д. Маса виливків може бути від кількох грамів (деталі приладів) до десятків тонн (станини верстатів, ротори турбогенераторів).
Рідкий металзаливають у разові форми (після виготовлення виливка їх руйнують) і багаторазові (в одній формі можна отримати від десятка до декількох десятків тисяч виливків). Разові форми виготовляють з неметалевих матеріалів (формувальних сумішей). Багаторазові форми виготовляють із сплавів на металевій основі.