Литье в песчано-глинистые формы

Литье в песчано-глинистые формы является наиболее распространенным способом изготовления крупных от­ливок сложной формы. Технологический процесс литья состоит из ряда операций: изготовления модельной ос­настки, приготовления формовочных и стержневых сме­сей, изготовления стержней и формовки по модели, суш­ки стержней и полуформ, сборки форм, заливки заранее приготовленного металла в форму, остывания отливки в форме, выбивки отливки из формы, обрубки литников, выпоров и прибылей, удаления стержней, очистки от­ливки.

Комплект модельной оснастки включает модели, подмодельные плиты, стержневые ящики, опоки.

Модель — приспособление для получения в песчаной форме отпечатка, наружная конфигурация которого со­ответствует форме отливки. В зависимости от масштабов и характера производства модели изготовляют из дерева, металлических сплавов или пластмасс. В единичном и мелкосерийном производстве применяют деревянные модели, в крупносерийном и массовом — металлические.

Деревянные модели изготовляют из сосны, бука, ясеня. Размеры модели устанавливают с учетом линейной усад­ки металла и припусков элементов отливки, подлежащих дальнейшей механической обработке. Модели могут быть цельными или разъемными. Во избежание порчи от соприкосновения с влажной формовочной смесью дере­вянные модели окрашивают красками и покрывают лаками.

Стержневые ящики — это приспособления, приме­няемые для изготовления стержней. Они могут быть де­ревянными или металлическими, цельными или разъ­емными (в зависимости от форм стержней).

Металлические модели и стержневые ящики чаще все­го изготовляют из алюминиевых сплавов и чугуна. Гото­вая отливка (а) и элементы модельной оснастки показаны на рис. 18.1 (б — разъемная модель, в — разъемный стерж­невой ящик, г — стержень). Для изготовления литейной формы необходимы также опоки, представляющие со­бой металлические рамы различной конфигурации, ко­торые служат для уплотнения в них формовочной смеси при изготовлении форм.

Приготовление формовочных и стерж­невых смесей. Качество отливки во многом опреде­ляется свойствами и качеством формовочных и стерж­невых смесей. Основными требованиями, предъявляемы­ми к формовочным и стержневым смесям, являются: прочность, пластичность, огнеупорность, газопроницае­мость и т. д.

Формовочные материалы представляют собой смесь кварцевого песка и глины с добавлением каменноуголь­ной пыли, молотого угля, древесных опилок, жидкого

стекла, цемента, битума, пе­ка, искусственной смолы или других веществ. Используют также самотвердеющие сме­си: холоднотвердеющие (на воздухе) — ХТС и жидкие ЖСС, включающие мини­мальное количество глини­стых веществ с добавлением синтетических смол, жидкого стекла и других компонентов. Самотвердеющие смеси ус­коряют процесс формовки.

Приготовление формовочных и стержневых смесей состоит из ряда технологических операций: дробления отдельных свежих материалов, последующей их сушки, просеивания через сита и смешивания отдельных компо­нентов. Бывшая в употреблении горелая смесь сепари­руется, просеивается и добавляется к свежеприготовлен­ной формовочной смеси.

По назначению формовочные смеси подразделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Облицо­вочные смеси соприкасаются с расплавленным металлом и должны иметь более высокие технологические свой­ства. Наполнительные и единые смеси состоят в основ­ном из бывшей в употреблении формовочной земли.

Изготовление стержней из стержневых сме­сей осуществляют ручным или машинным способом. При ручном способе стержневую смесь засыпают вруч­ную и утрамбовывают в стержневом ящике, а изгото­вленный стержень просушивают. При машинном способе изготовления стержней применяют специальные стерж­невые машины, действующие по принципу встряхивания, прессования и бросания.

Формовка — процесс изготовления разовой литей­ной формы, осуществляемый с помощью машин или вручную. Ручная формовка является трудоемким процес­сом и ее применение постоянно сокращается. Более эф­фективна машинная формовка, которая не только спо­собствует повышению производительности труда, но и облегчает условия труда, улучшает качество литейных форм.

В машинах, работающих по принципу прессования (рис. 18.2, а — верхнего, б — нижнего), формовочная смесь, засыпанная из бункера, уплотняется плитой-коло­дой. Недостатком процесса прессования является нерав­номерность уплотнения формовочной смеси (большую плотность получают верхние слои).

Машина, работающая по методу встряхивания (рис. 18.3), представляет собой стол 1 с модельной доской и моделью 2, который под давлением сжатого воздуха, поступающего через канал 5, поднимается на высоту, определяемую местоположением выпускного канала 6. Вследствие снижения давления при выпуске воздуха через канал 6 стол падает, и формовочная смесь 4, засыпаемая в опоку 3, уплотняется. Наибольшую плотность полу­чают слои, находящиеся вблизи модели. Для более рав­номерного уплотнения слоев формовочной смеси приме­няют встряхивающие машины с допрессовкой.

Применяют также формовочные машины, работаю­щие по методу бросания — пескометы (рис. 18.4). С по­мощью быстро вращающегося ковша 1 формовочная смесь, поступающая через загрузочное окно 2, выбрасы­вается в опоку 3. Процесс формовки с помощью пескоме­тов отличается высокой производительностью и равно­мерным уплотнением формовочной смеси. При машин­ной формовке механизируется и операция извлечения моделей из форм.

Сушку форм и стержней, изготовленных из песчано-глинистых смесей, осуществляют в специальных устройствах (сушилах) при температуре 200 — 350 °С. Это повышает прочность и увеличивает газопроницаемость форм и стержней.

Сборка форм- одна из ответственных операций процесса литья, от которой зависит форма и точность размеров будущей отливки.

Металл заливают в формус помощью спе­циальных ковшей. Формы устанавливают на полу цеха (в единичном производстве) или на конвейерах, рольгангах (в серийном и массовом производствах). После охлажде­ния отливки песчано-глинистые формы разрушают. В современных литейных цехах отливки выбивают на спе­циальных вибрационных решетках.

Обрубку литников, выпоров и прибылей выпол­няют ленточными и дисковыми пилами, а также с по­мощью газовой или дуговой резки.

Стержни удаляют под давлением струи воды в специальных гидравлических камерах.

Очистка отливок от формовочной смеси ведет­ся вручную или механически во вращающихся барабанах. В серийном и массовом производствах для очистки отли­вок применяют дробеструйные и дробеметные установки, повышающие качество и производительность очистки.

Большое значение для облегчения и экономии труда в литейном производстве имеет комплексная механиза­ция и автоматизация. При комплексной механизации ос­новные и вспомогательные операции выполняются с по­мощью машин, например: операции приготовления формовочных смесей, перемещения формовочных смесей к месту формовки с помощью транспортеров, изготовле­ния стержней на стержневых машинах, формовки по мо­дели на формовочных машинах, заливки металла на кон­вейерных установках и т. д.

На предприятиях, производящих литье в массовом количестве, созданы автоматические и полуавтоматиче­ские поточные линии. Автоматизация способствует повы­шению производительности литейного производства, улучшению качества литья, созданию более благо­приятных санитарных условий для работающих.