Процессы и операции формообразования 13. СЕМИНАР-4 ЛИТЬЕ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ
Вопросы семинара 1 Процесс формообразования способом литья в землю (песчаные формы) 2 Процесс формообразования способом литья в оболочковые формы 3 Процесс формообразования способом литья по выплавляемым моделям
Процесс формообразования способом литья в землю (песчаные формы) n n Литьем в песчаные формы (ЛПФ) называют литье металла, осуществляемое заливкой разовой литейной формы, изготовляемой из песчаной формовочной смеси. Материалом для изготовления форм служат формовочные смеси из песка и глины с различными добавками. После затвердевания и охлаждения отливки осуществляется ее выбивка с одновременным разрушением формы. Технология требует организации специального производства, главными характеристиками которого должны быть высокий уровень автоматизации и комфортные условия труда работающих.
Процесс формообразования способом литья в землю (песчаные формы) n Задание 1 а. Разобрать самостоятельно схему литья по рис. 13. 1 Рисунок 13. 1 -Литейная песчаная форма
Процесс формообразования способом литья в землю (песчаные формы) n Задание 1 б. Описать структуру формы по рис. 13. 2 Рисунок 13. 2 -Заполнение металлом литейной формы
Процесс формообразования способом литья в землю (песчаные формы) Задание 2. По рис. 13. 3 описать последовательность изготовления литейной формы Рисунок 13. 3 -Трудоемкость изготовления литейных форм
Процесс формообразования способом литья в землю (песчаные формы) n n n Развитие литья в песчаные формы связано с применением перспективных материалов и технологий. Нашли применение жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС) на жидкостекольных связующих. После заполнения формы наливной формовочной массой ЖСС отверждаются при продувке углекислым газом (СО 2) или за счет реакций с заранее введенным отвердителем, например, феррохромистым шлаком. Широкое применение получают холоднотвердеющие смеси (ХТС), содержащие в качестве связующих синтетические смолы (карбамидные, фурановые, фенольные) кислотного, аминового или эфирного отверждения. Горячетвердеющие смеси (ГТС) с феноформальдегидными и другими связующими послужили основой литья в оболочковые формы, но применяются и для изготовления стержней. Повышение качества литых заготовок достигается также применением прогрессивных способов формовки – импульсного, пленочно-вакуумного, пескодувно-прессового и др. Универсальность и экономичность способа литья в песчаные формы привели к тому, что большинство отливок, в первую очередь, из чугуна и стали, получают этим способом литья. Однако механические свойства отливок невысоки, точность их размеров обычно находится в диапазоне 14 – 17 -го квалитетов, шероховатость поверхности Rz 320… 20 мкм.
Процесс формообразования способом литья в оболочковые формы n n n Повышение точности размеров отливок достигается при использовании литья в оболочковые формы (ЛОФ), которое основано на применении для заполнения форм ГТС со связующими из термореактивных смол. При нанесении ГТС на горячую модельную плиту смола переходит из твердого в вязкотекучее состояние, образуя оболочку, воспроизводящую очертания моделей. После необратимого затвердевания оболочка сохраняет полученную конфигурацию и служит полуформой. В отличие от песчано-глинястых форм для изготовления тонких оболочковых форм требуется в 20 – 30 раз меньше формовочных материалов. Оболочковые формы, кроме того, обладают хорошей газопроницаемостью. Формовочная смесь для оболочек состоит из мелкозернистого песка, благодаря чему повышается качество поверхности отливок, и термореактивной смолы – пульвербакелита (смесь порошка феноло-формальдегидной смолы с уротропином), который является связкой. Литье в оболочковые формы применяют как для стальных отливок, так и для отливок из алюминиевых сплавов. Для цветного литья используют смесь с добавкой 3… 4% пульвербакелита, а для стального литья – 7… 8 %. Существуют два способа изготовления оболочковых форм: n n бункерный; прессование оболочек под давлением потока воздуха через резиновую диафрагму.
Процесс формообразования способом литья в оболочковые формы Бункерный способ Рисунок 13. 4 -Бункерный способ изготовления оболочковых полуформ: 1–модель; 2–крышка; 3–зажим-скоба; 4–бункер; 5–формовочная смесь; 6– «сырая» оболочковая форма
Процесс формообразования способом литья в оболочковые формы n n Нагретая до 200 град. С и смазанная растительным составом модель 1 устанавливается на крышке 2, которая скобами 3 закрепляется на бункере 4 (I позиция), и бункер поворачивается на 180 град (II позиция). Формовочная смесь 5 попадает на нагретую модель. Пульвербакелит расплавляется и склеивает песчинки, образуя «сырую» оболочковую форму 6, которая через 20… 30 с необратимо затвердевает. Далее бункер возвращается в исходное положение (III позиция), сухая формовочная смесь ссыпается вниз, а модель вместе с оболочковой формой помещают на 2… 3 мин в электропечь, где при температуре 250… 300 град. С происходит окончательное затвердевание пульвербакелита. Толщина оболочковой формы зависит от времени выдержки смеси на модели. Она быстро возрастает в первые 5… 6 с, а затем скорость нарастания толщины оболочки уменьшается. Так, для получения оболочки толщиной 6… 8 мм требуется 15… 25 с, а толщиной 12… 15 мм – до 1, 5 мин.
Процесс формообразования способом литья в оболочковые формы Способ прессования оболочковых форм под давлением потока воздуха через резиновую диафрагму Рисунок 13. 5 -Установка для прессования оболочковых форм с протяжкой модели через резиновую диафрагму: 1 – крышка; 2 – зажим крышки; 3 – резиновая диафрагма; – опока; 5 – зажим опоки; 6 – пневматический привод протяжки модели; 7 – модель; 8 – подмодельная плита.
Процесс формообразования способом литья в оболочковые формы n n n Прочность оболочковых форм повышается при спекании их под давлением. Давление на формовочную смесь осуществляется через резиновую диафрагму с жатым воздухом (0, 15… 0, 2 МПа). Окончательное затвердевание оболочковых форм происходит на модели в течение 3… 5 мин. Прессование оболочковых полуформ особенно рентабельно в мелкосерийном производстве, так как этот процесс довольно просто механизировать. Здесь используются деревянные модели. В этом случае пульвербакелит заменяют крепителем МФ-2, который спекается при температуре 160… 180 град. С. Оболочковые полуформы склеивают клеем БФ-2 в нагретом состоянии и зажимают перед заливкой пневматическими зажимами с резиновыми амортизаторами. Полученную оболочковую форму заливают сплавом в вертикальном или горизонтальном положениях через литниковую систему. При освобождении отливки оболочковую форму из песчано-смоляной смеси после затвердения материала легко разрушить.
Процесс формообразования способом литья в оболочковые формы К достоинствам ЛОФ относятся n минимальный брак отливок по горячим трещинам и газовым раковинам, так как после заливки формы и ее прогрева горячим расплавом термореактивная смола начинает разлагаться (при t > 450 град. С), т. е. обеспечиваются условия для незатруднительной усадки отливки и отвода газов; n простота механизации и автоматизации процесса; n повышенная точность размеров (13 -14 квалитеты) и хорошее качество поверхности отливок (Rz 40… 10 мкм). Недостатками метода ЛОФ являются n высокая стоимость, n вредность для здоровья людей термореактивных смол, n сложность регенерации формовочных смесей. Методом ЛОФ традиционно получают ответственные отливки, прежде всего из чугуна, такие как n ребристые цилиндры двигателей воздушного охлаждения, n коленчатые и распределительные валы и др.
Процесс формообразования способом литья по выплавляемым моделям n n n Основан на применении моделей из легкоплавкого состава. После формовки модели не извлекаются механически, а выплавляются из формы, что позволяет получать отливки наиболее сложной конфигурации с высокой точностью размеров. Технологический процесс ЛВМ, как правило, осуществляется на автоматических линиях
Процесс формообразования способом литья по выплавляемым моделям Рисунок 13. 6 -Технология литья по выплавляемым моделям: а – изготовление модельного звена; б – сборка модельного блока из модельных звеньев; в – формовка окунанием; г – обсыпка огнеупором; д – сушка; е – выплавление моделей; ж – засыпка песком или чугунной дробью; з – прокаливание формы; и – заливка формы металлом; 1 – модель; 2 – разъемная пресс-форма; 3 – блок моделей; 4 – слой суспензии; 5 – огнеупорный песок; 6 – нагревательная печь; 7 – расплав; → – обсыпка огнеупорным материалом; – горячий воздух.
Процесс формообразования способом литья по выплавляемым моделям а. Модели 1 отливок с элементами литниковой системы изготовляют в разъемной пресс-форме 2 путем запрессовки в нее легкоплавкого модельного состава, например, 50 % парафина и 50 % стеарина. б. Полученные звенья моделей и модель воронки собирают в блоки 3 сваркой, пайкой или механически на оправке. в. Формовка окунанием осуществляется погружением блока 3 моделей в жидкую формовочную смесь – огнеупорную суспензию, содержащую около 90 % тонкоизмельченного огнеупорного материала (кварцевого песка, корунда) и жидкого связующего компонента (раствора гидролизованного этилсиликата). г. Для увеличения образованного тонкого поверхностного слоя 4 суспензии блок моделей обсыпают измельченным огнеупором 5. д. Для достижения необходимой толщины слоя операции нанесения огнеупорной суспензии и обсыпки проводят несколько раз с промежуточным высушиванием каждого слоя в потоке горячего воздуха. е. В случае легкоплавких моделей просушенную форму помещают в сосуд с горячей водой, а в случае растворимых моделей – в ванну с растворителем и выплавляют модельный состав. ж. После выплавления модельного состава полученную формы сушат на воздухе, а затем помещают в металлический контейнер (опоку) и засыпают снаружи песком или чугунной дробью, который уплотняют вибрацией, что повышает жесткость формы. з. Для упрочнения формы ее прокаливают в нагревательной печи 6, при этом выгорают остатки модельного состава, которые могли бы привести к образованию газовых раковин в отливках. и. Раскаленная форма заливается расплавом 7. Высокая температура формы обеспечивает повышение жидкотекучести расплава и получение тонкостенных отливок сложной конфигурации После завершения кристаллизации расплава и охлаждения отливки форму разрушают. Остатки растрескавшейся керамической оболочки на поверхности отливки удаляют выщелачиванием в растворе едкого натра при температуре 120 град. С.
Процесс формообразования способом литья по выплавляемым моделям К достоинствам ЛВМ относятся n возможность получения отливок сложной конфигурации с тонкими стенками – от 1 мм, так как нет операции механического извлечения моделей и, кроме того, заливка осуществляется в горячую форму; n высокая точность размеров (8 – 11 квалитеты) и качество поверхности (Rz 40… 10 мкм), так как нет операции механического извлечения моделей и используется мелкий огнеупор; n отсутствуют перекосы в отливках, так как форма неразъемная. К недостаткам процесса ЛВМ можно отнести n сложность технологического процесса и, соответственно, высокую стоимость отливок; n возможность окисления, обезуглероживания поверхностного слоя, крупнозернистость отливок; n газонасыщенность отливок из-за низкой газопроницаемости формы. Метод ЛВМ применяют, прежде всего, при производстве небольших заготовок сложной конфигурации из стали и тугоплавких сплавов. Способенно эффективен, если отливки по качеству поверхности и точности удовлетворяют предъявляемым к деталям требованиям, и нет необходимости в последующей обработке резанием. Этим способом получают коромысла клапанов двигателей, детали швейных машин, стрелкового оружия, ювелирные изделия, а также лопатки газотурбинных двигателей, мерительный и режущий инструменты.
ЛИТЬЕ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ n Задание 3. Провести сравнительный анализ способов литья в разовые формы
Используемые информационные источники 1. 2. 3. 4. 5. 6. Гоцеридзе, Р. М. Процессы формообразования и инструменты: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Р. М. Гоцеридзе. – М. : Издательский центр «Академия» , 2007. – 384 с. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для студ. в. учеб. заведений / В. Б. Арзамасов, А. Н. Волчков, В. А. Головин и др. ; под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина. – М. : Издательский центр «Академия» , 2007. – 448 с. Рогов, В. А. Современные машиностроительные материалы и заготовки: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / В. А. Рогов, Г. Г. Позняк. – М. : Издательский центр «Академия» , 2008. – 336 с. http: //referatyk. com/metallurgiya oundry. spbstu. ru http: //otlivka. vstu. ru
Скачать презентацию Процессы и операции формообразования 13. СЕМИНАР-4 ЛИТЬЕ В
Семинар-4_литье в раз. формы.ppt