Какие материалы используют для изготовления литейной формы?

ЛИТЕЙНЫЕ ФОРМЫ Общие сведения о литейных формах Для получения отливок при любом способе литья необходима литейная форма, которая определяет наружные и внутренние контуры отливок. Литейные
Содержание

Какие материалы используют для изготовления литейной формы?

ЛИТЕЙНЫЕ ФОРМЫ

Общие сведения о литейных формах

Для получения отливок при любом способе литья необходима литейная форма, которая определяет наружные и внутренние контуры отливок. Литейные формы изготавливают из различных материалов и в зависимости от свойств последних подразделяют на две группы: разовые и постоянные. Разовые формы используют для получения одной отливки, при извлечении которой форму разрушают.

Для изготовления разовых форм применяют песчано-глинистые, песчано-масляные, термореактивные и другие формовочные смеси. Разовые формы могут быть сухими и сырыми. По толщине стенки их подразделяют на толстостенные (толщина стенок 25. 250 мм и более), тонкостенные и оболочковые (толщина стенок

5. 10 мм). К разовым формам относятся также неразъемные формы, используемые, в частности, при литье по выплавляемым моделям. Постоянные металлические формы широко используют в серийном и массовом производстве отливок в основном из цветных металлов и сплавов. Материалом для этих форм могут быть чугун, сталь или алюминиевые сплавы. Постоянные формы применяют при специальных способах литья — кокильном, центробежном, под давлением и др.

При всех способах литья (за исключением литья по выплавляемым моделям) форма имеет один или несколько разъемов. При выборе литейной формы исходят из назначения, характера отливок и серийности их выпуска.

Конструкция литейной формы и материал, из которого она изготовлена, оказывают большое влияние на характер формирования отливок и на их качество. Материал формы должен обладать достаточной податливостью, хорошо противостоять статическому и динамическому воздействиям жидкого металла. Форма должна быть достаточно газопроницаема — хорошо пропускать воздух, газы и пары, образующиеся при заливке жидкого металла; податливой — не оказывать большого сопротивления усадке. Формирование основных свойств отливки (плотности, структуры, механических свойств, стабильности размеров и параметров шероховатости поверхности) обусловлено протеканием процессов взаимодействия металла отливки и формы в процессе заливки формы, затвердевания и охлаждения отливки.

Процесс затвердевания в значительной степени зависит от условий теплообмена между металлом и формой. Отличительная особенность разовых форм — их низкая по сравнению с металлом отливки теплоаккумулирующая способность. Процессы кристаллизации и охлаждения протекают в естественных условиях медленно, в результате чего структура отливок становится неравномерной. Поэтому наиболее плотный и качественный металл с наилучшими механическими свойствами расположен вблизи от поверхности отливки; в центральных слоях — структура крупнозернистая, механические свойства пониженные. Повышенная скорость охлаждения способствует улучшению качества отливки, структура получается более мелкозернистой, что существенно повышает механические свойства отливки.

В то же время при литье в металлические формы чугунные отливки, как правило, получаются с отбеленным поверхностным слоем и остаточными внутренними напряжениями, что затрудняет их механическую обработку и требует дополнительной термической обработки.

Охлаждение жидкого металла, его затвердевание, а также последующее охлаждение в твердом состоянии связаны с сокращением объема отливки. При кристаллизации по внешнему контуру в первую очередь образуется твердая корка. Затвердевший контур отливки можно рассматривать как сосуд, в котором заключена имеющая более высокую температуру жидкость. В процессе затвердевания и охлаждения объем жидкости и твердая корка сокращаются, но в разной степени. Результатом этой разницы является образование в отливке свободных от металла полостей, которые называются усадочными. Различают два вида усадочных полостей — раковины и поры. Усадочные раковины сосредоточиваются в частях отливки, которые затвердевают в последнюю очередь; усадочная пористость располагается в относительно большой зоне отливки. В процессе охлаждения из-за усадки происходит сокращение линейных размеров отливки, т.е. происходит линейная усадка, которая может вызвать появление в металле внутренних литейных напряжений, деформацию отливки и трещины. Сплошность металла может нарушаться не только в результате образования усадочной пористости, но и в результате попадания в кристаллизующийся металл пузырьков газа.

После заливки металла в форму на границе их соприкосновения создается повышенное газовое давление, иногда достаточное для «проталкивания» газов в металл. Если форма пористая, то часть газов через поры формы вытесняется в окружающую среду. Если же форма обладает низкой газопроницаемостью, то внутри отливки образуются газовые раковины и поры. Песчаные разовые формы — тела пористые, хорошо пропускают газ и воздух, металлическая форма практически не обладает газопроницаемостью, поэтому при ее использовании возможность получения отливок с повышенной газовой пористостью более вероятна.

Если материал детали, изготавливаемой литьем, обладает пониженными литейными свойствами, то для получения качественной заготовки целесообразно использовать литье в разовые формы.

Вторым важным фактором, обусловливающим получение отливок без внутренних дефектов, является соблюдение правил литейной технологии, обеспечение хорошего заполнения и питания формы.

Литьевая форма

Литьевая форма применяется в термопластавтоматах для изготовления объемных деталей различных конфигураций из пластика, металла, резины.

В пресс-форме литьевой машины может одновременно производится одна или несколько деталей. Используется в массовом или серийном производстве.

Рис. 1. Литьевая форма.

Что такое пресс-форма

Литьевые формы состоят из неподвижных матриц и подвижных пуансонов, имеющих внутри полость для формирования заготовок.

Материал внутрь формы подается с помощью литниковых систем, которые бывают холодноканальные, горячеканальные и комбинированные.

В некоторых конструкциях форм возможна установка закладных деталей.

Классификация литья

Литье пластмассы в пресс-форму применяется для создания тонкостенных изделий различной конфигурации.

Технология литья позволяет создавать армированные и пустотелые детали, многоцветные и соединяющие в себе различные полимерные материалы.

Требуемый показатель давления — от 80 до 200 Мпа. При более низком давлении могут образовываться полости или недоливы.

Превышение показателей может привести к образованию облоя.

Литье в песчаные формы

Один из самых распространенных видов литья объемных заготовок.

Применяется в автомобильной отрасли, станкостроении и других отраслях промышленности. Эта технология используются при массовом производстве, изготовлении небольших серий или единичных товаров простой или сложной формы.

При таком литье получаются изделия низкого качества. Возможно наличие пустот и различных посторонних включений.

Обычно литье в песчано-глиняные формы применяют для изготовления станин для металлообрабатывающей отрасли, корпусных элементов машин и оборудования, различных колес, колец и прочих объемных и тяжелых заготовок.

Литье в вакуумно пленочные формы

Технология применяется для отливок любого количества изделий весом от одного килограмма до десяти тонн, размерами до нескольких метров.

Формы изготавливаются в следующем порядке:
• вырезается модельный комплект из пенополистирола или других газонепроницаемых материалов;
• на модель накладывается предварительно нагретая синтетическая пленка;
• с помощью вакуумного устройства между модельным комплектом и пленкой создается вакуум, плотно притягивающий пленку к модели;
• на пленку накладывается слой меловой известняковой глины (опоки), засыпается сухим песком, трамбуется и укрывается герметично пленкой;
• из опоки при помощи вакуумного устройства удаляется воздух, модельный комплект вынимается из готовой полуформы.

Рис. 2. Литье в вакуумную форму.

Аналогично изготавливаются все детали и собираются в единую форму.

В течение всего технологического процесса составные элементы формы находятся под вакуумом.

В собранную форму заливается расплавленный металл. После охлаждения отливок вакуумное устройство отключается, вследствие чего песок удаляется из формы, отливка легко вынимается из формы.

Литье в кокиль

Кокиль — металлическая многооборотная форма из чугуна, алюминия или стали.

Литье в кокиль подходит для изготовления изделий из алюминия, цветных и черных металлов.

Технология литья в кокиль состоит из нескольких этапов:
• фиксация металлических полуформ;
• нагрев рабочей полости формы до температуры около 180°С;
• смазывание поверхности слоем защитного огнеупорного покрытия;
• заливка расплавленного сырья через литники;
• охлаждение формы;
• раскрытие кокиля и выемка отливки.

Рис. 3. Литье в кокиль.

Отливки в кокиль отличаются высоким качеством и геометрической точностью размеров.

Литье по выплавляемым моделям

Способ получения отливок заключается в изготовлении модели из легкоплавких составов в пресс формах. Затвердевшая модель вынимается из формы и покрывается несколькими слоями суспензии и обсыпки, образующими после высыхания керамическую скорлупу. Модель внутри скорлупы выплавляется, создавая оболочку формы с тонкими керамическими стенками.

В полученную форму заливается расплавленная смесь, которая после остывания образует изделие, точно повторяющее конфигурацию модели.

Детали, по выплавляемым моделям отличается высоким качеством и чистотой поверхности, не требуют дополнительной обработки.

Литье по газифицируемым моделям

Способ получения литых изделий с использованием моделей из материалов, которые превращаются в газ при контакте с расплавленным металлом. Больше всего подходит для этого вспененный полистирол.

Модели изготавливаются на модельных автоматах или путем заливки литейного полистирола мелких фракций под давлением в пресс-формы, с последующим спеканием под действием высоких температур.

Элементы моделей склеиваются или спаиваются в блоки, покрываются огнестойким покрытием путем облива или окунания и формируются на вибростоле в специальные опоки.

Расплавленный металл подается прямо на модельные блоки, выжигая и газифицируя полистирол.

Готовые отливки охлаждаются в формах, затем извлекаются и очищаются от антипригарного покрытия.

Технология литья по газифицируемым моделям позволяет выпускать изделия с гладкими точными формами.

Газы, образуемые при выжигании полистирола. удаляются при помощи вытяжных устройств.

Центробежное литье

Применяется для изготовления полых цилиндрических емкостей.

В основе технологии лежит принцип формирования отливок в поле центробежных сил.

Расплавленный металл из ковша(3) подается через заливочную воронку (2) во вращающийся цилиндр, внутренняя сторона которого (1) является формообразующей поверхностью.

Полученный пустотелый цилиндр после остывания и затвердевания металла извлекается из формы.

Рис. 4. Центробежное литье.

Литье в оболочковые формы

Технология применяется для изготовления особо точных деталей с повышенными требованиями к качеству.

Оболочковые формы изготавливаются из смоляно-песчаной смеси, термореактивных смол, кварцевого или цирконового песка на автоматических линиях.

Литье включает ряд последовательных операций:
• приготовление смеси;
• изготовление моделей в виде тонкостенных оболочек;
• сборка и подготовка форм к заливке;
• плавление металла и заливка в готовые формы;
• остывание и извлечение отливок;
• зачистка и дробеструйная обработка

Читайте также  Изготовление вощины в домашних условиях вальцами

Оболочковые формы применяются для изготовлени изделий из чугуна, стали, цветных металлов и алюминия.

Технология изготовления литьевых форм

Пресс формы для литья пластмасс изготавливаются на основании разработанного проекта.
1. Из стального литья вырезается заготовка по параметрам будущего изделия.
2. Форма обрабатывается на фрезерных станках, и шлифуется на шлифовальных машинах.
3. Изделия проходят термообработку в специальных печах, хромируются и полируются.
4. Готовые изделия тестируются и испытываются в лабораториях.
5. Составляются линейные карты и подписываются двусторонние акты выполненных работ.
6. Пресс-формы упаковываются и передаются заказику.

По желанию заказчика, специалисты компании «Имстек» выполнят установку и наладку оборудования, обучат технический персонал заказчика.

Определение стоимости изготовления литьевых форм

Стоимость пресс-форм определяется с учетом следующих показателей:
• исходного сырья;
• количество разъемных плоскостей;
• сложности и габаритов изделий;
• гарантированного производителем ресурса;
• количества гнезд в модуле.

Дешевле стоят машины с боковыми или прямыми литниками и холодноканальные системы.

Усадка

При изготовлении литьевых пресс-форм необходимо учитывать возможную технологическую усадку формообразующих деталей в процессе охлаждения.

Усадка может зависеть от следующих факторов:
• вида применяемых для изготовления пресс-форм материалов;
• наличия армирующих волокон;
• типа и размеров литника;
• равномерности распределения температуры;
• конструктивных особенностей форм.
Снизить усадочные явления поможет добавление в сырье армирующих волокон.

Проектирование конструкции литьевой формы

Разработка проекта литьевых форм выполняется на основании технического задания заказчика.
Выполняются необходимые расчеты, создается 3D модель будующего изделия, выполняются рабочие чертежи.

От грамотного проекта и выбранной технологии изготовления зависит качество и долговечность пресс-форм.

Деформация форм

Деформации литьевых форм может произойти при нарушениях технологии литья:
• превышение проектных параметров силы впрыска;
• сильного давления внутри формы;
• различные температуры поверхностных слоев при охлаждении заготовок;
• неправильно подобранной температуре расплава.

Отступление от проектных параметров литья могут привести к деформациям и преждевременному износу форм.

Сдвиг пуансонов

Смещения и перекосы пуансонов относительно матрицы могут произойти из-за увеличенного зазора между деталями, повреждения кромок или неравномерных нагрузок на направляющие колонны.

Сдвиг происходит из-за неправильного крепления пуансона или большого усилия при выталкивании детали из пресс форм.

Извлечение отлитых изделий

Готовые изделия извлекаются из пресс-форм с помощью сжатого воздуха, выталкивающих стержней, вкладышей или плит.

При отсутствии устройств для автоматического извлечения отливок, готовые изделия удаляются вручную.

Обслуживание литьевых форм

Для надежной и долговечной работы пресс-форм требуется регулярный осмотр и техническое обслуживание.

При смене оснастки проводите очистку направляющих штифтов и гнезд от смолы, смазки и прочих загрязнений.

Чтобы избежать коррозии, важно защищать устройство от влажности и смазывать форму антикоррозийными средствами.

Проверяйте на легкость движения подвижные элементы пресс-форм. При необходимости, выполняйте своевременно настройку.

Способы устранения дефектов, возникающих в процессе литья под давлением

В процессе литья под давлением могут проявляться различные дефекты, которые можно устранить, зная причины их образования:
1. Расслоения на поверхности изделий устраняются при повышении температуры расплава и понижении скорости впрыска.
2. Облой может появится при использовании большого объема впрыска или недостаточном смыкании пресс-формы.
3. Пустоты могут образовываться при недостаточном объеме впрыска или длительном и неравномерном охлаждении изделия.
4. Коробление изделий бывает из за низкой текучести материала, недостаточной скорости впрыска или неравномерного охлаждения изделий в форме.
5. Хрупкость и ломкость изделия возникает при малой толщине стенок изделий или низкой температуры форм при заливке.

Для профессионального обслуживания литьевых форм обратитесь в компанию «ИМСТЕК» выполняющую поставку, пусконаладку и техническое сопровождение литьевого оборудования.

Материалы для литья

Российско-немецкая компания «Уралхимпласт – Хюттенес Альбертус» — это современное динамичное международное предприятие, которое производит технологически и экологически усовершенствованные материалы для литейного производства. Качественные литейные материалы позволяют значительно улучшить характеристики продукции, выпускаемой на металлургических заводах и комбинатах, а также способствуют экономичному расходу сырья и природных ресурсов.

К такой сырьевой группе, как литейные материалы для металлургической промышленности, можно без колебаний отнести различные материалы, которые применяются для изготовления литейных форм и стержней. Такие материал для литья называются формовочными и делятся на три основные разновидности:

  • Исходные стержневые смеси;
  • Смеси, используемые непосредственно для формовки;
  • Разнообразные вспомогательные составы и вещества.

Формовочные литейные материалы в свою очередь также подразделяются на две основные подгруппы:

  • Огнеупорная основа для смеси (чаще всего используется кварцевый песок, чьи физические характеристики наиболее оптимальным образом соответствуют требованиям технологического процесса литья);
  • Различные вспомогательные добавочные компоненты, которые придают формовочной смеси те или иные требующиеся свойства.

Формовочные литейные материалы

Состав формовочной смеси может быть различным в каждом конкретном случае и зависит от таких существенных факторов, как применяемый на производстве способ формовки, тип металла, для которого подготавливается форма, и других. Часто из соображений экономии химических материалов для литья и заботы об окружающей среде отработанные формовочные смеси используют повторно, добавляя их остатки в состав новых смесей.

Как вспомогательный материал для литья используются различные смеси и вещества, основным назначением которых является корректирующее воздействие. Такими добавками являются разнообразные краски, замазки и клеи.

Формам, предназначенным для производства качественных отливок, предъявляются достаточно высокие требования – такая форма должна быть достаточно тонкой и точной, чтобы обеспечить наилучшее качество отливаемой детали. Поэтому такой материал для литья, как формовочная смесь, должен отвечать всем предусмотренным требованиям и иметь следующие основные свойства:

  • Пластичность. Данное качество формовочной смеси позволяет придавать литейной форме и получаемой из нее готовой отливке нужные изгибы. Эта характеристика смеси во многом зависит от того, какие вещества были использованы в качестве связующих при приготовлении смеси;
  • Прочность. Литейная форма должна без проблем выдерживать нагрузки во время технологического процесса, не разрушаться. Такое качество, как прочность, зависит от количества в формовочной смеси, песка и уровня влажности;
  • Огнеупорность. При изготовлении металлических отливок чрезвычайно важно подобрать такие литейные материалы для форм, степень огнеупорности которых в обязательном порядке будет превышать огнеупорность налитого в форму металла;
  • Сыпучесть. Данное качество позволяет формовочной литейной смеси как можно лучше заполнять собой пространство, равномерно распределяться и не образовывать комки.

Материалы для литейного производства

Современное литейное производство – это стремительно развивающаяся отрасль промышленности, в которой находят себе применение современные научные открытия и технологические приемы. Компания «Уралхимпласт – Хюттенес Альбертус» предлагает широкий ассортимент разнообразных высокоэффективных материалов для литейного производства, которые позволяют получать отливки высочайшего качества. Предлагаемые комплексные решения успешно конкурируют с классическими технологиями, являясь при этом ресурсосберегающими и экономически эффективными решениями для любого литейного производства. Химические материалы для литья от русско-немецкой компании «Уралхимпласт – Хюттенес Альбертус» достаточно просты в применении, надежны, экономичны и доступны.

Технология изготовления литьевых форм (часть 1)

Ср, 13 Август 2008 | Тема: Оборудование

В производстве литьевых форм используют множество разнообразных способов и их сочетаний. На рис. 1 приведена относительная себестоимость матриц, изготовленных из различных материалов. Видно, что стальные матрицы во много раз дороже. Несмотря на это предпочтение в большинстве случаев отдается именно стали. Это кажущееся противоречие объясняется тем, что стальные матрицы отличаются максимальным сроком службы, а дополнительные затраты при ее изготовлении составляют только часть общих затрат на форму.

Рис. 1. Сравнение стоимости: различные способы изготовления форм

Если матрицу изготавливают методом электролитического осаждения или другим способом, требующим кооперации, то общее время ожидания готовности формы увеличивается. Это может оказаться неприемлемым. Процесс получения формообразующих вставок методом гальванопластики занимает недели и даже месяцы. Матрицу, изготовленную из термообработанной стали, можно без затруднений использовать в пробном запуске, а затем доработать. При высоких производственных затратах стоимость материала даже самого высокого качества для изготовления матрицы составит 10-20% от общих затрат на форму.

Несмотря на постоянное совершенствование методов планирования, конструирования и управления производством, изготовление форм остается уделом опытных и высококвалифицированных специалистов, которых в наше время относительно немного. Очевидно также, что для изготовления форм требуется самое современное оборудование, например, станки или электроэрозионные машины с программным управлением, что позволяет снижать вероятность брака и автоматизировать процесс.

Изготовление форм и формообразующих вставок литьем

В ряде областей применения предпочтение при изготовлении вставок или даже полуформ отдается литью. Причины заключаются в том, что почти для любого применения формы можно подобрать подходящий литейный сплав, а форма и размеры практически неограниченны. Когда форма требует значительной механической обработки, альтернативой является экономически более выгодный литейный метод. Другой сферой применения литья является простое и экономичное изготовле¬ние форм (в основном из цветных металлов) для выпуска пробных и малых партий. Ниже дается лишь краткое перечисление литейных методов получения вставок для форм.

Методы литья и литейные сплавы

Из множества известных методов литья для получения вставок и матриц используются точное литье и литье в песчаные формы. Выбор конкретного метода зависит от размеров литьевой формы, допусков на размеры и желаемого качества поверхности. Отлитая форма уже имеет контур, необходимый для получения детали. При изготовлении крупногабаритных форм, отливаемых в виде монолита, можно в рамках литейной технологии отлить систему каналов для охлаждающей жидкости.

Обычно внутренние контуры формы отливаются с припуском и требуют небольшой механической доработки. Другим определяющим фактором являются требования к качеству поверхности готового изделия. Вся последующая обработка поверхности (например, полирование) выполняется так же, как и при обычном изготовлении форм, но зернистые и структурированные поверхности, специально получаемые методом точного литья, не требуют последующей обработки. Отверстия под толкатели, втулки литников и вставки, пазы для направляющих, износостойкие покрытия и другие элементы формы выполняются на отлитой заготовке также обычными способами.

Металлы, применимые для изготовления форм, делятся на две группы:

цветные металлы (алюминий, медь, цинк и сплавы олово-висмут).

Если речь идет не только об экспериментальных или мелких партиях деталей, то прочностным требованиям, предъявляемым к вставкам и матрицам, удовлетворяют лишь литейные стали. Более того, только сталь обладает достаточной полируемостью. Следует, однако, помнить, что стальное литье имеет грубую структуру, не сравнимую с полиморфной структурой кованых и катаных сталей. С макроскопической точки зрения у литья заметна разница в размере зерен между краевыми и срединными зонами. Для удаления первичных фаз, кристаллизующихся из расплава на поверхности зерен, путем термообработки существует немного возможностей. Поэтому для изготовления форм методом литья рекомендуется использовать те марки сталей, которые не склонны к образованию грубых кристаллов и возникновению ликвационной неоднородности.

Читайте также  Изготовление дуг для теплиц из профильной трубы

Термообработка, следующая за литьем, не только приводит к положительным структурным изменениям, о которых сказано выше, но и улучшает механические свойства формы, снижая внутренние напряжения и повышая прочность при их концентрации на поверхности. Связанная с содержанием углерода прочность литейных сталей, а также пластичность и ударная вязкость ниже, чем у штампованных и катаных сталей, однако они удовлетворяют большинству предъявляемых требований. Срок службы форм из литейных сталей зависит от износостойкости, а в случае термической нагрузки — от стойкости к тепловому удару. Если рассматривать стали сравнимых марок, то у литейной стали стойкость к тепловому удару ниже, чем у стали, подвергнутой механической обработке.

Вставки из сплавов меди и алюминия получают как литьем, так и механической обработкой. Очищенные литейные сплавы цинка используются в литьевом формовании только для вставок в случаях экспериментального либо раздувного формования и мелких партий изделий. Подобно сплавам меди, очищенные литейные сплавы цинка отличаются превосходной теплопроводностью порядка 100 Вт/(м*К). Цинковые сплавы позволяют добиться отличной заполняемости, и даже в матрицах со сложным и протяженным профилем получаются отливки с гладкой поверхностью, не имеющей пор.

Сплавы олово-висмут — это относительно мягкие, тяжелые и низкоплавкие металлы (температура плавления в зависимости от состава меняется от 47 до 170 °С). Сплавы олово-висмут, выпускаемые под торговой маркой Gerro, особенно хороши для изготовления форм, так как при затвердевании не дают изменения в объеме, однако ввиду невысоких механических характеристик используются только для литья под давлением пробных партий либо для раздувного формования. Также они применяются как материал для изготовления выплавляемых пуансонов.

Технологии [154] Изделия [77]
Оборудование [42] Сырье [111]
Обзоры рынков [181] Интервью [96]
Репортаж [25] Все статьи

Статьи публикуются с разрешения автора и обязательным указанием ссылки на источник

Редакция оплачивает на договорной основе
технические статьи, маркетинговые отчеты, рецептуры, обзоры рынка
и другую отраслевую информацию и права не ее размещение

Приглашаем специалистов к сотрудничеству в качестве внештатных авторов и консультантов!

По вопросам публикации и оплаты статей обращайтесь в редакцию:
Тел: +7 (499) 490-77-79
Прислать сообщение

Литье в песчаные формы

Литье в песок (литье в песчано-глинистые формы) — один из самых распространенных методов получения литых заготовок во многих отраслях промышленности – станкостроение, автомобильная отрасль и многое другое. Этот способ широко применяют при единичном, серийном и массовом производстве.

Технология литья в песчаные формы

Технология литья в формы из песка не отличается сложностью. Такой метод литья применяют для изготовления отливок и деталей из серого чугуна, низкоуглеродистые стальные сплавы. Иногда, литье в песчаные формы используют для обработки цветных металлов – алюминия, меди и пр.

Выбирая такое литье в песок технолог, должен понимать, что качество готовых деталей будет довольно низким. Это связано в первую очередь с тем, использование такой технологии не может гарантировать того, что в жидкий сплав не попадут посторонние включения. При литье в песчаные формы весьма бурно происходить газообразование, особенно этот процесс, проявляет себя при литье во влажные формы. Допустимо использовать такую форму литья для получения деталей со сложной геометрией. Но ряд ограничений на получение таких заготовок накладывает то, что изъятие готовой отливки сопряжено с определенными сложностями.

Литье в песок позволяет получать заготовки до сотен тонн весом. Таким образом, производят станины для металлорежущего оборудования, корпусные детали и пр.
Между тем точность получаемых заготовок ниже 14 квалитета, кроме того, на поверхности отлитых деталей можно встретить раковины, посторонние включения. Именно поэтому те поверхности, которые будут контактировать с другими деталями, всегда подвергают механической обработке.

Литейная продукция

Литье в песок или землю применяют для производства множества деталей. Для удобства потребителей их можно систематизировать в несколько групп.
Группа А – к этой группе относят отливки простой формы – кольца, колеса, маховики и пр.
Группа Б – к этой группе относят элементы арматуры, подшипниковые корпуса, сложные поверхности с тупым или острым углом.
Группа В – она включает в себя заготовки для зубчатых колес, станины, кожуха и пр.
Группа Г – это отливки для производства станочных станин, сложные корпусные детали.
Группа Д – это отливки, которые получают методом формования по модели.

Таким образом, можно сделать вывод, что в формы из песка можно выполнять отливку и канализационных люков, и детали со сложной геометрической формы, например, кожуха ступеней компрессоров и пр.
При проектировании формы из песка, конструктор должен учитывать то, что в том направлении куда будет извлекаться готовая отливка не должна иметь никаких препятствий в виде выступающих стержней и пр.

Литейные модели

Модели для такой формы литья в песок должны выдерживать довольно большое давление, которое возникает при набивке опоки литейной землей. Именно поэтому для изготовления литьевых форм применяют металл, твердую древесину. Все материалы, которые допустимо использовать для изготовления литьевых форм допускается комбинировать. То есть их можно собирать на резьбовых соединениях, склеивать и пр. Для устранения пор на деревянных частях моделей из тщательно обрабатывают абразивной шкуркой. Затем, ее покрывают лаком. При изготовлении литейных форм необходимо учитывать то, что необходимо выдерживать углы наклона вертикальных плоскостей. Наличие этих углов впоследствии облегчит изъятие готовой отливки из формы.

Основные элементы литья в песчано-глиняные формы

Одним из ключевых факторов, определяющих качество выполнения литья – это свойства песка (земли), применяемого для получения литьевой оснастки. Практика показывает то, что чем мельче и чище песок, тем качество получаемой отливки будет выше.
Нельзя забывать и о стержнях, которые могут быть много- или одноразовые.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

В зависимости от применения смеси можно разделить на следующие подвиды:

  • облицовочные их применяют при создании рабочей поверхности формы;
  • диные (наполнительные), их применяют непосредственно для создания формы.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

Облицовочные материалы обладают толщиной, которая определяется толщиной будущей отливки, она может составлять 20 – 100 мм. Сверху смеси, применяемой для облицовки, может быть засыпана наполнительная смесь.
Наполнительную или единую смесь применяют для набивки всей формы и применяют для производства оснастки при всех видах производства, начиная от единичных изделий и заканчивая массовым.

Изготовление литейной песчаной формы

Литье в песчаные формы начинается с ее создания. Отличительной чертой песчаной оснастки является то, что их можно использовать только один раз и для получения новой детали необходимо изготавливать новую.

Оснастку производят, имея на руках модель будущей детали. Ее устанавливают в опоку (деревянная или металлическая коробка для формовочной смеси), засыпают землю. Затем необходимо уплотнить засыпанную песчаную смесь. Для этого используют ручной или механизированный инструмент ударного действия и приспособления. По достижении смесью необходимой кондиции, то есть необходимой плотности, модель извлекают и в распоряжении литейщиков останется готовая технологическая оснастка.

Для получения полостей расположенных внутри будущей отливки применяют стержни. Их как правило, изготавливают из того же материала, что и саму оснастку.
В процесс производства литейной формы из песка входят следующие основные этапы.

  • установка модели в опоку;
  • уплотнение песчаной смеси;
  • изъятие модели из опоки.

Трудоемкость и технология производства литейной оснастки во многом зависит от следующих параметров:

  • размера будущей отливки;
  • количества полостей;
  • типа оснастки.

Если изготавливаемая форма требует дополнительного нагрева или запекания, то затраты времени на ее производство резко вырастут. Для облегчения изъятия готовой отливки на рабочие поверхности наносят различные смазки, например, солидол.

Сборка песчаной литейной формы

После того как оснастка для литья произведена, ее готовят для заливания расплава. Рабочие поверхности необходимо смазать специальным составом, который способствует свободному извлечению готовой отливки. После подготовки рабочих поверхностей выполняют установку литьевых стержней.

Процесс изготовления формы

На завершающем этапе, полуформы соединяют между собой и надежно скрепляют. Надежность сборки не позволит расплаву вытечь за пределы формы.

Типы песчаных форм

Многообразие песчаных форм для литья позволило их разделить на несколько групп, предназначенных для получения отливок с разными характеристиками.

Песчаные литейные формы

Всего можно назвать 7 групп литейной технологической оснастки или модельных комплектов.

  1. Модельный набор, произведенный из металла, в состав, которого входят дополнительные приспособления для выполнения машинной формовки.
  2. Набор, выполненный из металла, в его состав включены дополнительные приспособления, которые предназначены для выполнения машинной и ручной формовки.
  3. Модельный набор, используемый для выполнения машинной и ручной формовки. Сами модели произведены из металла, а некоторые части, например, стержни для формирования полостей выполнены их древесины разных пород.
  4. Набор для производства ручной и машинной формовки. Модели и стержни, подвергаемые сильному износу, выполняют из металла.
  5. Набор для формовки отливок из твердых пород древесины.
  6. Набор для формирования отливок, выполненный из мягких пород древесины.
  7. Наборы для выполнения ручной формовки отливок.

Сырая песчаная форма

Для производства литьевой оснастки используют смеси, состоящие из песка, воды, глины и какого-либо связующего материала. Типовой рецепт выглядит примерно так:

  • 90% песка;
  • 3% воды;
  • 7% глины.

Сырая песчаная форма

Оснастку такого типа относят к весьма экономичным и широко используемым.

Подсушенная песчаная форма

Производство такой оснастки похоже на производство сырой формы, но в рецептуру вводят дополнительные материалы, предназначенные для связывания компонентов смеси.

Подсушенная песчаная форма

Рабочие поверхности оснастки просушивают прогреванием. Такой подход к изготовлению форм приводит к росту точности размеров заготовок и их качества. Производство таких форм требует больших затрат времени и в результате их стоимость растет, а выпуск деталей нижается.

Сухая песчаная форма

В оснастке такого типа используют добавки органического типа. Их задача связывание компонентов смеси в единое целое. Окончательную обработку производят в печи. К явным достоинствам этих изделий можно отнести точность выполненной отливки. Но надо понимать, что эти формы обладают высокой стоимостью изготовления и низкой производительностью выполнения отливок.

Читайте также  Как изготовить термопару в домашних условиях?

Химически твердеющая песчаная форма

В формовочный состав химически твердеющей оснастки вводят смолы. Они обеспечивают формирование модели на открытом воздухе без использования термической обработки.

Химически твердеющая песчаная форма

В основе смеси лежит кварцевый песок. Кроме, песка в состав смеси входит жидкое стекло и едкий натр. Добавление этого химиката оказывает влияние на технологические свойства литейной формы. В частности, будет продлен срок ее эксплуатации. После затвердевания, ее прочность будет выше, чем у смесей другого типа.

Характеристики литейного песка

Выполняя литье в песчаную оснастку надо понимать, что качество отливки напрямую зависит от состава и свойств литейного песка. Практикой литейного дела определены пять ключевых параметров, которые определяют качество литейного песка.

Физические характеристики песка

  • прочность;
  • газопроницаемость;
  • стабильность при воздействии температуры;
  • способность к просадке;
  • возможность многократного использования.

Прочность

Прочностью называют способность смеси сохранять заданные параметры во время выполнения литейной операции и транспортировки опоки внутри производственного помещения.

Газопроницаемость

Газопроницаемость – это способность песка пропускать через себя газы, образовывающиеся при затвердевании расплава. Если смесь обладает высокой проницаемостью, будет снижена пористость отливки. Если проницаемость низкая, то качество поверхности будет значительно лучше. Газопроницаемость напрямую зависит состава и фракции песчаной смеси.

Термическая стабильность

Возможность оснастки при воздействии температуры сохранять заданную форму, оказывать сопротивление растрескиванию и появлению иных дефектов, проявляющихся при действии большой температуры расплавленного металла, называют термической стабильностью.

Способность к просадке

Способность формовочной смеси плотно сжиматься в процессе затвердевания отлитой детали. Если бы песок не обладал таким свойством, то отлитая заготовка не имела бы возможности изменять размеры внутри формы. А это в результате привело бы к растрескиванию заготовки и проявлению других дефектов, возникающих при разливе расплавленного металла.

Повторное применение

Это обозначает возможность использования формовочной смеси для производства оснастки, предназначенных для формирований новой партии отливок.

Разные аспекты изготовления литейных форм

Уменьшить напряжение в отливках удается в тех случаях, когда усадка приближается к свободной. Это возможно, если формовочная и стержневая смеси имеют невысокую прочность. При производстве крупных отливок, где усадка может достигать единиц и даже десятков мм, распространены податливые смеси. Их получают введением в состав, например, древесных опилок, которые при заливке выгорают и образуют пустоты в форме или стержне. Известны приемы увеличения податливости смесей введением в формовочную и стержневую смесь серебристого графита до 12%. Очень резкое уменьшение прочности формы нежелательно. Это может привести к разрушению ее при транспортировке по цеху, при сборке. На величину остаточных напряжений в отливке оказывает влияние соотношение размеров отливки и опоки. Очевидно, что маленькая отливка в большой опоке будет всегда иметь меньший уровень остаточных напряжений.

Физико-химическое взаимодействие отливки и формы. Результаты взаимодействия влияют на состояние поверхности отливки и слоя металла, непосредственно примыкающего к ней. Под состоянием поверхности отливки понимают шероховатость, наличие или отсутствие различных видов пригаров — химического, механического или термического.

Формирование шероховатости поверхности зависит в основном, без учета пригара, от размеров зерен формовочного материала. Если зерна велики, то поверхность расплавленного металла будет иметь выступы и впадины, т. е. повторит поверхность зерен (рис. 126,6). Если же формовочный материал мелкозернистый, то поверхность металла будет гладкой (рис. 126, в). Эта поверхность как в первом, так и во втором случае при затвердевании металла сохранится на отливке.

Пригар на отливках является следствием различных явлений.

Низкая огнеупорность формовочных материалов есть причина их размягчения, расплавления. Взаимодействие расплавленного в не

которых небольших объемах формы огнеупора смеси с материалом способствует образованию термического пригара.

Механический пригар образуется на отливках, особенно крупных, вследствие проникания залитого металла в поры формовочной смеси под действием статического напора. Если расплавленный металл смачивает поверхность частиц, из которых состоит смесь, в силу вступают эффекты капиллярного проникновения. В этом случае толщина слоя механического пригара может достигнуть 5—8 мм. Это очень трудноотделимый пригар (рис. 126, г), требующий большого расхода абразивного инструмента.

Химический пригар возникает в результате взаимодействия между расплавленным металлом, газами, находящимися в форме, и формовочными материалами. Если в форме или в зазорах между частицами формовочной смеси находится кислород, и в составе расплава есть железо, последнее окисляется. В свою очередь закись железа FeO взаимодействует с двуокисью кремния Si02 по реакции:

Расплавленный FeSiО3 (силикат железа) смачивает частицы формовочной смеси и создает, после охлаждения отливки, корку пригара на ее поверхности.

Химический пригар может быть уменьшен, если внутри формы создать восстановительную атмосферу, при этом окисления железа не будет и резко уменьшится взаимодействие окислов между собой.

§ 2. Контроль качества изготовления литейных форм и стержней

Процесс изготовления литейной формы — многооперационный. Поэтому контролю подвергают твердость смеси в различных местах верхней и нижней опок; размеры полости и зазоров между стенками и стержнями; газопроницаемость смеси в уплотненном состоянии; качество изготовления литниковой системы; качество окрашивания и сушки. Обычно твердость готовой формы измеряют по плоскости разъема, а также в рабочей полости. Низкие значения твердости свидетельствуют о недостаточном уплотнении смеси и о возможности образования зазоров, намывов, песчаных раковин. Поверхность формы разрушается струей расплава, которая уносит отдельные песчинки и может разрушать и перемещать выступающие части. При послойном уплотнении неплотности могут возникать в местах, расположенных у модели между слоями смеси. Для устранения этого дефекта необходимо тщательное уплотнение смеси во всем объеме опоки, включая и места, непосредственно примыкающие к модели. Твердость не во всем объеме должна быть одинаково высокой. Считается, что наибольшую плотность следует создавать лишь в некоторых местах: в карманах и узких местах. В остальных объемах плотность смеси может быть ниже, для обеспечения газопроницаемости и податливости формы.

Неплотные места могут служить причиной образования механического пригара на отливках. Неплотность (следовательно, недостаточная прочность) смеси может появиться при осадке модели, когда форму готовят в почве, или при уплотнении смеси под моделью при формовке по твердой постели. Такие дефекты недопустимы и требуют исправления.

При чрезмерном уплотнении смеси резко уменьшается газопроницаемость. Пары влаги и газы не могут удаляться путем фильтрации и поэтому попадают в металл, создавая в нем несплошности

в виде газовых раковин и пористости. На рис. 127 изображена схема выхода газов из формы при заливке ее расплавленным металлом. Кроме собственно газопроницаемости смеси, выводу газов и пара способствует правильная конструкция и наличие вентиляционных каналов, выпоров и пр. Установлено также, что и применение некоторых вспомогательных формовочных материалов — красок, припылов, улучшающих смачивание жидким металлом, уменьшает образование газовых раковин в отливках. Припыливание форм графитом устраняет газовые раковины в чугунных отливках.

Разрушение формы может происходить при отсутствии прошпиливания выступающих мест. Смесь, образующая такие места, может разрушаться при транспортировании и поворотах опок, а также при заливке. То же самое относится и к укреплению болванов при помощи свисающих крючков или иной арматуры, а также деревянных колышков. При недостаточном креплении смеси может произойти обвал свисающих болванов — это неисправимый брак.

Точность отливки зависит от точности изготовления полости формы. Отклонение размеров, указанных в технологическом чертеже, происходит вследствие расталкивания модели при извлечении из формы. Размер полости формы может изменяться за счет медленной пластической деформации смеси под действием массы крупного стержня. Поэтому, чтобы иметь уверенность в получении отливки с заданными размерами, производят измерение полости формы. Для этого используют мерительный инструмент (линейки) и разнообразные шаблоны, если изготавливают партию отливок. Шаблон удобен для контроля размеров, так как позволяет быстро установить, имеется ли изменение. При помощи шаблонов измеряют и зазоры между стенкой формы и стержнем; тем самым контролируют толщину стенки будущей отливки. Для этих же целей применяют контрольную сборку формы; толщину стенок отливки при этом оп

ределяют по «маякам» из глины. Шаблонами контролируют правильность размеров литниковой системы. Недостаточные размеры каналов могут приводить к незаливам, увеличенные размеры каналов или неправильно выбранные соотношения размеров сечений каналов также могут служить причиной брака отливок.

Использование влажных смесей для крупных форм приводит к образованию ужимин на поверхности отливок. Этот дефект связан с отслаиванием смеси на внутренней поверхности формы. Устранению ужимин способствует, в частности, окрашивание форм проникающими красками. Качество окрашивания проверяют визуально, проверяют также отсутствие натеков, непрокрашенных мест. Измеряют толщину слоя краски в поперечном срезе. Для этого удобно применять микроскоп с небольшим увеличением и шкалой, нанесенной на окуляр. Окрашивание форм способствует уменьшению механического пригара.

Контроль высушивания производят в соответствии с инструкциями по изготовлению отливок. Для контроля используют влагомеры различных типов.

В формах контролируют правильность установки холодильников. Толщина холодильников должна составлять 60—70% от толщины охлаждаемой стенки. Зазоры между холодильниками тщательно заделывают смесью.

Правильная установка в форме прибылей, питающих бобышек способствует получению отливок без усадочных дефектов.

Качество стержней контролируют в процессе их изготовления. Перед началом изготовления стержня контролируют внешний вид и состояние поверхности стержневого ящика, крепление отъемных частей, наличие дефектов поверхности: трещин, забоин, коробления плоскостей. Качество стержневой смеси проверяют по паспорту смеси: если смесь подают на рабочее место в ящиках, то контролируют каждый замес; если смесь поступает через бункер по транспортеру, то не реже двух-трех раз в смену. Качество каркасов и укладку их в стержневой ящик проверяют наружным осмотром. Плотность стержня оценивают твердомером.

Контроль за устройством вентиляции в стержнях осуществляют наблюдением в процессе работы, наружным осмотром, проверкой каналов иглой в сухих стержнях. Прошпиливание и армирование выступающих частей проверяют наружным осмотром, выборочным откапыванием стенки стержня. Наличие и место расположения подъемов на стержнях определяют наружным осмотром. Контролируют качество окрашенной поверхности и правильность способов окраски.

Качество сушки, подсушки или химического твердения контролируют наблюдением за режимом сушки, временем, скоростью подъема температуры и охлаждения. Остаточную влажность стержня определяют влагомерами различных конструкций. Операции сборки стержней контролируют шаблонами.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Оцените статью
Добавить комментарий