Оборудование и оснастка для литейного производства: формы, стержни, модели

Механизация и автоматизация процессов в литейном производстве напрямую связаны с использованием специализированного технологического оборудования. Под литейным оборудованием понимается совокупность машин, автоматов, плавильных печей и заливочных устройств, предназначенных для выполнения всех этапов изготовления отливок. Согласно ГОСТ 18111-93*, каждый технологический передел, такой как формовка, плавка или заливка, использует специфические виды оборудования. Это оборудование обеспечивает выполнение операций при различных способах литья, включая функции транспортировки и управления технологическим процессом.

Важнейшей составляющей производства является технологическая оснастка. Согласно ГОСТ 17819-84*, к литейной оснастке относятся средства, дополняющие основное оборудование для выполнения определенной части процесса. Ключевыми элементами оснастки являются литейные формы, стержни, модели и другие вспомогательные компоненты. Именно оснастка непосредственно формирует геометрию и качество поверхности будущей отливки.

Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой формируется отливка. К литейным формам предъявляется ряд критически важных требований. Прочность необходима для противодействия напору расплава и предотвращения разрушения или изменения размеров. Газопроницаемость обеспечивает удаление газов из полости формы, предотвращая образование газовой пористости и раковин. Химическая стойкость к взаимодействию с расплавом гарантирует простоту извлечения и очистки готовой отливки.

Литейный стержень – это элемент формы, предназначенный для формирования внутренних полостей, отверстий или сложных контуров в отливке. Применение стержней значительно расширяет конструктивные возможности, позволяя получать заготовки самой сложной конфигурации. Как и формы, стержни классифицируются на разовые и многократные, а также на цельные и сборные, в зависимости от требований технологии и тиража.

Литниковая система – это система каналов, предназначенная для подвода расплава к полости формы, отделения неметаллических включений и питания отливки при затвердевании. Ее основными элементами, согласно Рис. 3.2 а, являются: Литниковая чаша (9), которая принимает струю металла; Шлакоуловитель (12), задерживающий неметаллические включения; Питатель (13), подводящий расплав к полости формы; Выпор (5), служащий для вывода газов и контроля заполнения; и Прибыль, которая питает массивные узлы отливки при усадке.

Конструкция литниковых систем отличается значительным разнообразием. Они могут быть горизонтальными или вертикальными, верхними или сифонными, в зависимости от применяемого сплава и способа литья. В разовых формах литниковая система формируется в течение формовки с использованием специальных модельных элементов. В металлических формах каналы системы выполняются непосредственно в теле формы на этапе ее изготовления.

Для изготовления разовых форм используются литейные модели, которые создают в форме отпечаток, соответствующий конфигурации отливки. Чтобы получить отливку заданных размеров, наружные габариты модели увеличивают на величину припусков на механическую обработку и линейную усадку. Конструкция модели также включает формовочные уклоны, галтели (радиусы скругления) и другие технологические элементы. Модели изготавливаются из дерева, металла или пластмасс и могут быть разъемными или неразъемными.

Эскизы детали и модели, представленные на Рис. 3.3, наглядно демонстрируют ключевые конструктивные особенности. На рисунке обозначены: плоскость разъема формы (1), литейные уклоны (2, 3), знаки (4) для установки стержней, верхняя и нижняя полумодели (5, 8), базирующие элементы (6, 7) и направление «верх»-«низ» относительно плоскости разъема. Стержень (9) формирует внутреннюю полость детали, что подчеркивает его функциональное назначение в создании сложных отливок.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г., Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г., Третьякова Н.В., и др.

Источник: Основы производства металлов.

Данные публикации будут полезны студентам технических специальностей, начинающим специалистам в области металлургии и машиностроения, а также всем, кто интересуется основами промышленного производства.