достоинства литья в песчано глинистые формы
Литье в песчано-глинистые формы
Сущность литейного производства
Литейным производствам называются процессы получения фасонных изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в полную форму, воспроизводящую форму и размеры будущей детали. После затвердевания металлов в форме получается отливка, заготовка или деталь.
Отливки могут получить различной массы: от нескольких граммов до сотен тонн; простой и сложной формы из чугуна, стали, сплавов меди и алюминия, цинка и магния.
Особенно эффективно применение отливов для получения фасонных изделий сложной конфигурации, а также изделий из малопластичных метолов и сплавов.
История литейного дела насчитывает 7 тысячелетий и включает 4 основных этапа:
3) Заливка жидкого металла в форму;
4) Извлечение затвердевшей отливки из формы
До середины ХХ века литейный способ получения заготовок был одним из основных. До 85% заготовок получали литейным способом. Достоинства литейного производства – простота, низкая стоимость отливок, возможность изготовления сложных деталей. Недостатки – низкая производительность труда, неоднородность состава и пониженная плотность материала, возможны раковины.
Перспективным является применение в литейном деле полуавтоматов и автоматов, робототехнических комплексов, новых технологий литья из легированных сталей и т.д. стоимость литья зависит от объемов производства, уровня механизации и автоматизации технологических процессов.
Литье в песчано-глинистые формы
Этот способ литья является наиболее распространенным и относительно простым способом получения отливок. Сущность способа заключается в том, что подбирается специальный состав песчано-глинистой смеси, в которой можно сформировать полость, которая соответствует форме будущей детали. В полость заливают металл.
Для формирования полости изготавливается модель из дерева, пластмассы или металла. Модели обычно разъемные. Для создания отверстий применяются специальные стержни. Весь этот процесс называется формовкой. Для небольших деталей ее проводят в специальных ящиках (опоках).
Отливки крупногабаритных деталей производят в почве, специально созданной в полу литейного цеха.
Формовка наиболее сложная и трудоемкая операция и занимает 40-60 процентов от общей трудоемкости получения отливок. В условиях массового и крупносерийного производства мелких и средних по массе отливок применяется машинная формовка. В форме предусмотрены отверстия для заливки металла (летники) и отверстия, через которые металл выпирает (выпоры). В летник заливают металл. После остывания, при которой отливка приобретает достаточную механическую прочность, производится извлечение ее из формы, выбивка. Это одна из самых тяжелых операций производства. Она сопровождается большими выделениями тепла и пыли. Следующая операция – обрубка летников, ненужных выступов и т.д. После обрубки проводят очистку отливок от формовочной смеси, окалины, заусениц и т.д. Перед отправкой стальных и чугунных отливок в механические цехи, они обязательно подвергаются термической обработке, обжигу или нормализации для снятия внутренних напряжений. Бракованные отливки отправляют на переплавку.
2.8. Достоинства и недостатки процесса литья в песчано-глинистые формы
К достоинствам процесса литья в песчано-глинистые формы следует отнести:
-универсальность процесса, т.е. возможность получать отливки из любых сплавов, любых размеров и массы, любой геометрической сложности в условиях индивидуального, серийного или массового производства;
-низкая стоимость литья;
-высокая производительность – до 180-240 форм в час (на опочных автоматических линиях) и до 500 форм в час (безопочная формовка);
-возможность механизации (литейные конвейеры) и полной автоматизации процесса (автоматические литейные линии).
К недостаткам процесса относятся:
-большой объём применяемых вспомогательных материалов, что влечёт за собой необходимость в значительных производственных площадях и в специальном оборудовании для их переработки;
-большой объём отходов (нерешённость вопросов экологии);
-недостаточные точность и качество поверхности отливок, и как следствие – большие потери металла в стружку;
-пониженные механические свойства металла при производстве толстостенных отливок (из-за пониженной скорости затвердевания);
-неблагоприятные условия труда в литейном цехе.
3. Специальные способы литья
Специальные способы литья по сравнению с литьём в песчаные формы обеспечивают большую точность отливок, повышают качество поверхности, снижают припуски на механическую обработку. Некоторые из них позволяют резко сократить или ликвидировать потребность в формовочных и стержневых материалах, улучшить условия труда. Стоимость деталей, как правило, уменьшается. Однако в некоторых случаях стоимость литых заготовок может повышаться. Общий объём производства литых заготовок специальными способами литья в машиностроении не превышает 15%.
3.1 Литьё по выплавляемым моделям
При этом способе расплавленный металл заливают в многослойные неразъемные тонкостенные керамические формы, изготовленные по выплавляемым моделям. Этим способом отливают сложные, но небольшие по массе детали и заготовки из углеродистых и легированных сталей, твёрдых сплавов, сплавов на основе титана, меди и алюминия Неразъёмную литейную форму изготавливают по неразъёмной модели из легкоплавкого материала (парафин, стеарин, церезин) путём многократного погружения в жидкую огнеупорную суспензию с последующей обсыпкой кварцевым песком и подсушкой на воздухе (или в атмосфере аммиака), после чего модель из формы выплавляют и в образовавшуюся полость заливают расплавленный металл.
Технологический процесс изготовления отливки по выплавляемым моделям включает:
Первый этап (выплавить жидкий металл) определяется, как правило, видом заливаемого сплава. Для черных сплавов в большинстве случаев применяют индукционную плавку в печах высокой или промышленной частоты, для легкоплавких цветных сплавов – возможно применение электропечи сопротивление. Специфическим для рассматриваемого ТП является второй этап – изготовить форму по выплавляемым моделям.
Толщина стенок многослойной керамической формы от 4 до 6 мм, число слоёв – от 3 до 10. Исходным материалом для формы служит огнеупорное покрытие (суспензия), включающее пылевидный кварц (или мелкий кварцевый песок) в сочетании с гидролизованным раствором этил силиката – (С2Н5О)4Si. Пример состава гидролизованного раствора этил силикат (в % по массе): ацетон – 40, этил силикат – 40, вода подкисленная (вода + 1,5 % НСL) – 20. Суспензия в свою очередь включает: кварц пылевидный – 70 %, гидролизованный раствор этилиликата 30 %,. Возможны и другие соотношения.
Третий этап ТП – залить металл в форму. После прокалки форму извлекают из печи и без охлаждения заливают расплавленным металлом. Заливка металла в раскаленные формы способствует получению тонкостенных отливок сложной геометрической формы. Возможна заливка форм центробежным способом.
Пятый этап – выбить блок отливок из формы. После затвердевания и охлаждения отливок в форме контейнер переворачивают, песок возвращают для повторного использования, блок отливок с керамикой окончательно охлаждают.
— высокие точность и качество поверхности отливки, позволяющие на 80% и более исключить последующую механическую обработку;
— снижение себестоимости деталей на 30-70%;
-возможность получения сложных тонкостенных отливок (до 0,6 мм.) из сталей и твердых сплавов;
— отсутствие, в большинстве случаев, литейных стержней;
— высокая производительность в условиях массового производства – до 100 блоков в час;
— возможность полной автоматизации (наличие автоматизированных линий, агрегатов, установок);
— значительное улучшение условий труда.
— высокая себестоимость 1 тонны литых заготовок – в 10 и более раз выше, чем при литье в песчано-глинистых формах;
— сложность технологического процесса и длительность технологического цикла;
— ограничение отливок по размерам (до 250 мм) и массе (до 10 кг)
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Достоинства и недостатки процесса литья в песчано-глинистые формы
К достоинствам процесса литья в песчано-глинистые формы следует отнести:
-универсальность процесса, т.е. возможность получать отливки из любых сплавов, любых размеров и массы, любой геометрической сложности в условиях индивидуального, серийного или массового производства;
-низкая стоимость литья;
-возможность механизации (литейные конвейеры) и полной автоматизации процесса (автоматические литейные линии).
К недостаткам процесса относятся:
-большой объём применяемых вспомогательных материалов, что влечёт за собой необходимость в значительных производственных площадях и в специальном оборудовании для их переработки;
-большой объём отходов (нерешённость вопросов экологии);
-пониженные механические свойства металла при производстве толстостенных отливок (из-за пониженной скорости затвердевания);
-неблагоприятные условия труда в литейном цехе.
Специальные способы литья
Специальные способы литья по сравнению с литьём в песчаные формы обеспечивают большую точность отливок, повышают качество поверхности, снижают припуски на механическую обработку. Некоторые из них позволяют резко сократить или ликвидировать потребность в формовочных и стержневых материалах, улучшить условия труда. Стоимость деталей, как правило, уменьшается. Однако в некоторых случаях стоимость литых заготовок может повышаться. Общий объём производства литых заготовок специальными способами литья в машиностроении не превышает 15%. Большое распространение в машиностроении получили такие специальные способы, как литье по выплавляемым моделям, оболочковое литье, литье в кокиль и под давлением, центробежное.
Литьё по выплавляемым моделям
Этим способом отливают сложные, но небольшие по массе детали и заготовки из углеродистых и легированных сталей, твёрдых сплавов, сплавов на основе титана, меди и алюминия.
Неразъёмную литейную форму изготавливают по неразъёмной модели изготовленной из легкоплавкого материала (парафин, стеарин, церезин) путём многократного погружения в жидкую огнеупорную суспензию с последующей обсыпкой кварцевым песком и подсушкой на воздухе (или в атмосфере аммиака), после чего модель из формы выплавляют и в образовавшуюся полость заливают расплавленный металл.
Функциональная модель технологического процесса (ТП) изготовления отливки по выплавляемым моделям представлена на рисунках 3.1,3.2,3.3.
Технологический процесс изготовления отливки по выплавляемым моделям включает (рис 3.2) шесть основных этапов.
Рис 3.1.: Функциональная модель ТП литья по выплавляемым моделям: диаграмма А-0 – постановка задачи
Рис.3.2.: Функциональная модель ТП литья по выплавляемым моделям: диаграмма А0 – основные этапы ТП
Рис.3.3.: Функциональная модель ТП литья по выплавляемым моделям: диаграмма А2 – изготовить форму по выплавляемым моделям (основные операции ТП)
В качестве примера рассмотрим процесс изготовления формы по выплавляемым моделям заготовки ‘’Резец ‘’из быстро режущей стали (рис.3.4).
Преимущества и недостатки литья в песчано-глинистые формы
– большая универсальность способа, что позволяет отливать изделия любых габаритов самых сложных конфигураций – из различных сплавов, в том числе из тугоплавких и труднодеформируемых, с массой от нескольких граммов до сотен тонн;
– относительно низкая стоимость исходных материалов литейных форм;
– малые сроки подготовки производства.
– невысокая точность и качество поверхностей отливок, что требует трудоемкой последующей обработки изделий на станках и ведет к большим отходам конструкционных материалов в виде стружки;
– невысокие механические свойства отливок;
– сложность и дороговизна механизации и автоматизации технологических процессов изготовления форм и получения отливок;
– значительные затраты высококвалифицированного и высокооплачиваемого ручного труда;
– использование большого количества сыпучих материалов;
– необходимость в значительных производственных площадях;
– наличие плохих санитарно-гигиенических условий труда рабочих.
Порядок выполнения работы
1. Получить задание и методические указания у преподавателя.
2. Выполнить работу и предъявить отчет преподавателю.
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Эскиз литейной формы.
3. Перечень материалов для изготовления моделей и форм.
4. Описание технологии изготовления литейной формы.
5. Область применения, способы, преимущества и недостатки.
Лабораторная работа № 2 ЛИТЬЕ В ОБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ
Цель работы:
1. Изучить технологический процесс изготовления отливок способом литья в оболочковые формы.
2. Получить практические навыки выполнения основных операций изготовления литейной оболочковой формы и отливки.
Содержание работы
Изготовление оболочковых песчанно-смоляных форм и стержней основывается на свойстве термореактивных смол размягчаться при нагреве до определенной температуры, становиться вязкими, а затем с повышением температуры необратимо затвердевать.
Изготовление форм и стержней
Процесс изготовления оболочковых форм и стержней состоит из следующих последовательных операций:
1. Подогрев модельной оснастки до рабочей температуры.
2. Обработка рабочей поверхности модельной оснастки разделительным составом.
3. Нанесение смеси на модельную (стержневую) оснастку.
4. Отверждение оболочки или стержня.
5. Съем готовой оболочки или стержня с модельной (стержневой) оснастки.
Операция нанесения смеси на модельную оснастку является основной в процессе, так как при этом происходит формообразование оболочки или стержня. В течение периода формообразования под действием температуры происходит размягчение, плавление и растекание термореактивной смолы. Применяемые смолы размягчаются при 60. 70 °С и плавятся при 105. 115 °С. Длительность операций формирования оболочек и стержней, физико-механические свойства и качество их во многом определяются методом нанесения смеси на модельную оснастку и видом песчано-смоляных смесей.
Зависимость между толщиной стенки полуформы и временем выдержки плиты под смесью можно выразить следующим уравнением:
,
где s – толщина стенки формы, мм; k – коэффициент пропорциональности, мм/с 2 ; t – время выдержки плиты под смесью, мин.
Бункерный способ. Нанесение смеси на модельную оснастку с помощью поворотного бункера является наиболее распространенным способом формообразования оболочки. Сущность метода состоит в том, что в поворотный бункер засыпается песчано-смоляная смесь, после чего на верхнюю открытую часть бункера устанавливается нагретая и покрытая разделительным составом модельная плита (puc. 2.1, а).
 а б |  в г |
 д е |  ж з |
 и к |  л м |
Рис. 2.1. Изготовление оболочковых форм бункерным способом
Затем бункер поворачивается на 180° (рис. 2.1, б) и смесь насыпается на нагретую модель-плиту. Для формирования оболочки необходимой толщины плита под смесью выдерживается некоторое время, по истечении которого бункер вместе с модельной плитой поворачивается в исходное положение (pиc. 2.1, в). При повороте избыток смеси ссыпается на дно бункера, а модельная плита вместе с мягкой оболочкой снимается с бункера и помещается в печь для окончательного отверждения. Затвердевшая оболочка снимается с модельной плиты толкателями (pиc. 2.1, г).
Бункерный способ требует длительного цикла формирования оболочек.
Скорость формирования оболочки зависит от теплопроводности смеси. Одним из способов увеличения теплопроводности смеси является уплотнение ее в процессе формирования оболочки. Для этого в поворотных бункерах в некоторых случаях предусматривают вибраторы или прессующие элементы, позволяющие сократить цикл формирования в 2–3 раза.
В качестве прессующих элементов используются ложные прессующие днища (рис. 2.1, д, е) или эластичные прессующие диафрагмы (рис. 2.1, ж, з), которые, обтекая конфигурацию моделей, оказывают равномерное давление на смесь в любой точке модели.
Для сокращения расхода дорогих материалов иногда изготовляют двухслойные формы и стержни, у которых рабочий слой толщиной 1–2 мм выполняется из облицовочного материала, например на основе циркона, а вся остальная часть оболочки наращивается на основе кварцевого песка. Двухслойные полуформы можно изготовлять с помощью бункера, нижняя часть которого разделена перегородками на две секции, заполненные разными по составу смесями. Принцип работы такого бункера показан на рис. 2.1, и, к, л, м.
Следует отметить, что в последнем случае дорогостоящая огнеупорная часть теряется безвозвратно из-за невозможности ее разделения при регенерации.
Рамочный способ. При этом способе на нагретую и обработанную разделительным составом модельную плиту устанавливают рамку (рис. 2.2, а), высота которой на 150. 200 мм должна превышать самую высокую точку модели. Внутрь рамки из стационарного бункера насыпается смесь и на плите формируется оболочковая форма (рис. 2.2, б). После сформирования оболочки необходимой толщины плита вместе с рамкой поворачивается на 180°, неиспользованная смесь высыпается из рамки (рис. 2.2, в). Модельная плита снова поворачивается в исходное положение и с нее снимается рамка (рис. 2.2, г).
 а |  в |
 б |  г |
Рис. 2.2. Изготовление оболочковых форм рамочным способом
Модельная плита помещается в печь для отверждения оболочки. Условия нанесения смеси при рамочном способе более благоприятны, чем при бункерном. Смесь наносится на плиту в перпендикулярном направлении, в то время как при бункерном способе она постепенно накатывается на нее под углом, что зачастую приводит к рыхлотам.
Недостаток рамочного способа – сложность установки и значительное пылеобразование.
Рамочный способ нашел применение при изготовлении стопочных форм (рис. 2.3), использование которых позволяет сократить расход смолы и исключить вторые полуформы.
Рис. 2.3. Оболочковые формы, изготовленные рамочным способом, собранные в стопку
Пескодувный способ. Способ позволяет регулировать толщину в разных частях оболочки.
Один из вариантов пескодувного способа показан на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Пескодувный способ изготовления оболочковых форм:
а – операция заполнения оснастки смесью; б – ссыпание излишков смеси с оболочковой формы
При пуске воздуха в резервуар 1 смесь по трубе 2 поступает в рамку 3, закрепленную на нагретой модельной плите 4 и прижатую к головке 5 пескодувной машины. После образования оболочки необходимой толщины давление воздуха снижается, модельная плита опускается и поворачивается на 180 о для сброса избытка смеси в бункер 6, расположенный под модельной плитой, и через открытый клапан 7 поступает в резервуар 1. Способ значительно увеличивает скорость формирования оболочки вследствие уплотнения смеси сжатым воздухом, позволяет повысить производительность.
Для изготовления стержней кроме бункерного и пескодувного используют способы свободной засыпки и центробежный.
Способ свободной засыпки (ручной засыпки). Нагретый и обработанный разделительным составом разъемный стержневой ящик 1 (рис. 2.5, а) устанавливается на подставку из теплоизоляционного материала 2 (дерево, асбоцемент) и накрывается крышкой 3 из того же материала. Смесь 5 совком 4 засыпается через знаковое отверстие в полость стержневого ящика (рис. 2.5, б). После выдержки на внутренней поверхности стержневого ящика образуется оболочка определенной толщины, после чего избыток смеси высыпается и ящик раскрывается (рис. 2.5, в, г).
Рис. 2.5. Изготовление стержней свободной засыпкой
Центробежный способ. Оболочковые стержни формируются в постоянно нагреваемой печи 1 (рис. 2.6, а, б), в которой вращается стержневой ящик 2.
Лотком 3 во вращающийся ящик загружается определенная порция смеси. Подпружиненный диск 4 входит в контакт с торцом вращающегося ящика и закрывает его знаковое отверстие. Осью 5 мерный лоток поворачивается на 180° и высыпает порцию смеси. Центробежными силами смесь равномерно распределяется и уплотняется по внутренней стенке ящика, образуя оболочку стержня 6. Выброс смеси из ящика предотвращается диском 4. После формирования стержня мерный лоток выводится из ящика. Отвержденный стержень выталкивается из ящика толкателем 7.
После изготовления полуформы собирают, при необходимости в них устанавливают стержни. Готовые формы заформовывают в специальных опоках наполнителем и направляют на заливку. Под воздействием высокой температуры смола выгорает, оболочковые формы легко разрушаются при извлечении затвердевших отливок.
В оболочковых формах можно изготовлять отливки из всех литейных сплавов массой 5. 15 кг. Иногда изготавливают отливки массой до 150 кг. Литье в оболочковые формы находит применение в различных отраслях промышленности.
Рис. 2.6. Центробежный способ изготовления стержней
Этим способом изготовляют ответственные детали автомобилей, мотоциклов, тракторов, сельскохозяйственных машин, тепловозов, судов, например, блоки цилиндров двигателей с воздушным охлаждением, коленчатые валы, распределительные валики, шестерни и др.
Основные преимущества литья в оболочковые формы:
1) возможность получения точных отливок с качественной поверхностью;
2) получение тонкостенных отливок в связи с податливостью оболочковых форм;
3) возможность легкой механизации процесса изготовления оболочковых форм;
4) снижение объемов механической обработки и потери металла в стружку;
5) значительное уменьшение трудоемкости процессов обрубки и очистки отливок;
6) существенное снижение процента брака вследствие высокой прочности и газопроницаемости форм;
7) длительное хранение и хорошая способность выдерживать транспортировку.
К недостаткам этого способа относятся:
1) высокая стоимость смолы, оснастки и оборудования;
2) более интенсивная вентиляция, чем в обычных литейных цехах в связи с токсичностью смоляной пыли и паров;
3) ограниченность размеров и веса изготовляемых отливок;
4) повышенная трудоемкость изготовления оснастки;
5) сложность регенерации использованных смесей.
Дата добавления: 2015-08-05 ; просмотров: 259 ; Нарушение авторских прав
Достоинства и недостатки процесса литья в песчано-глинистые формы
К достоинствам процесса литья в песчано-глинистые формы следует отнести:
-универсальность процесса, т.е. возможность получать отливки из любых сплавов, любых размеров и массы, любой геометрической сложности в условиях индивидуального, серийного или массового производства;
-низкая стоимость литья;
-высокая производительность – до 180-240 форм в час (на опочных автоматических линиях) и до 500 форм в час (безопочная формовка);
-возможность механизации (литейные конвейеры) и полной автоматизации процесса (автоматические литейные линии).
К недостаткам процесса относятся:
-большой объём применяемых вспомогательных материалов, что влечёт за собой необходимость в значительных производственных площадях и в специальном оборудовании для их переработки;
-большой объём отходов (нерешённость вопросов экологии);
-недостаточные точность и качество поверхности отливок, и как следствие – большие потери металла в стружку;
-пониженные механические свойства металла при производстве толстостенных отливок (из-за пониженной скорости затвердевания);
-неблагоприятные условия труда в литейном цехе.
Специальные способы литья
Специальные способы литья по сравнению с литьём в песчаные формы обеспечивают большую точность отливок, повышают качество поверхности, снижают припуски на механическую обработку. Некоторые из них позволяют резко сократить или ликвидировать потребность в формовочных и стержневых материалах, улучшить условия труда. Стоимость деталей, как правило, уменьшается. Однако в некоторых случаях стоимость литых заготовок может повышаться. Общий объём производства литых заготовок специальными способами литья в машиностроении не превышает 15%.
Литьё по выплавляемым моделям
При этом способе расплавленный металл заливают в многослойные неразъемные тонкостенные керамические формы, изготовленные по выплавляемым моделям. Этим способом отливают сложные, но небольшие по массе детали и заготовки из углеродистых и легированных сталей, твёрдых сплавов, сплавов на основе титана, меди и алюминия Неразъёмную литейную форму изготавливают по неразъёмной модели из легкоплавкого материала (парафин, стеарин, церезин) путём многократного погружения в жидкую огнеупорную суспензию с последующей обсыпкой кварцевым песком и подсушкой на воздухе (или в атмосфере аммиака), после чего модель из формы выплавляют и в образовавшуюся полость заливают расплавленный металл.
Технологический процесс изготовления отливки по выплавляемым моделям включает:
Первый этап (выплавить жидкий металл) определяется, как правило, видом заливаемого сплава. Для черных сплавов в большинстве случаев применяют индукционную плавку в печах высокой или промышленной частоты, для легкоплавких цветных сплавов – возможно применение электропечи сопротивление. Специфическим для рассматриваемого ТП является второй этап – изготовить форму по выплавляемым моделям.
Толщина стенок многослойной керамической формы от 4 до 6 мм, число слоёв – от 3 до 10. Исходным материалом для формы служит огнеупорное покрытие (суспензия), включающее пылевидный кварц (или мелкий кварцевый песок) в сочетании с гидролизованным раствором этил силиката – (С2Н5О)4Si. Пример состава гидролизованного раствора этил силикат (в % по массе): ацетон – 40, этил силикат – 40, вода подкисленная (вода + 1,5 % НСL) – 20. Суспензия в свою очередь включает: кварц пылевидный – 70 %, гидролизованный раствор этилиликата 30 %,. Возможны и другие соотношения.
Третий этап ТП – залить металл в форму. После прокалки форму извлекают из печи и без охлаждения заливают расплавленным металлом. Заливка металла в раскаленные формы способствует получению тонкостенных отливок сложной геометрической формы. Возможна заливка форм центробежным способом.
Пятый этап – выбить блок отливок из формы. После затвердевания и охлаждения отливок в форме контейнер переворачивают, песок возвращают для повторного использования, блок отливок с керамикой окончательно охлаждают.
Достоинства процесса:
— высокие точность и качество поверхности отливки, позволяющие на 80% и более исключить последующую механическую обработку;
— снижение себестоимости деталей на 30-70%;
-возможность получения сложных тонкостенных отливок (до 0,6 мм.) из сталей и твердых сплавов;
— отсутствие, в большинстве случаев, литейных стержней;
— высокая производительность в условиях массового производства – до 100 блоков в час;
— возможность полной автоматизации (наличие автоматизированных линий, агрегатов, установок);
— значительное улучшение условий труда.
Недостатки процесса:
— высокая себестоимость 1 тонны литых заготовок – в 10 и более раз выше, чем при литье в песчано-глинистых формах;
— сложность технологического процесса и длительность технологического цикла;
— ограничение отливок по размерам (до 250 мм) и массе (до 10 кг)
Литье в оболочковые формы
При этом способе литья расплавленный металл заливают в тонкостенные оболочковые формы, изготовленные из песчано-смоляных смесей по нагреваемой оснастке. Толщина оболочковых форм от 5 до 20 мм, форма состоит из 2-х полуформ, которые, как правило, склеиваются. Применяют оболочковые формы, как с вертикальной, так и с горизонтальной плоскостями разъема. Для получения внутренних плоскостей отливок используют песчано-смоляные оболочковые (тонкостенные), либо монолитные стержни. Форма и стержни имеют высокую газопроницаемость, что способствует хорошему заполнению формы металлом, получению тонкостенных отливок. Оболочковая смесь состоит из сухого кварцевого формовочного песка (основа смеси) и порошкообразной фенолоформальдегидной термореактивной смолы (5-7% по массе). Применяют либо механические смеси, либо плакированные. В последнем случае смола наносится на поверхность зерен песка по специальной технологии. Термореактивная смола при нагревании расплавляется, а затем необратимо затвердевает. Термостойкость затвердевшей смолы – свыше 700 0 С
Оболочковые формы изготавливают по нагреваемой металлической оснастке бункерным, либо пескодувным способом. Широкое применение в промышленности нашел бункерный способ, который обеспечивает лучшее качество оболочковых форм. Оболочковые полуформы изготавливают одновременно: на одной подмодельной плите монтируют две полумодели. Материал моделей – сталь, серый чугун.
Литье в оболочковые формы применяют при производстве ответственных отливок из стали, серого и высокопрочного чугунов, бронзы, латуни в условиях серийного и массового производства (коленчатые валы из высокопрочного чугуна, гильзы ребристых цилиндров из серого чугуна для тракторных двигателей и мотоциклов, детали гидронасосов, рабочие и направляющие колеса турбонасосов, звенья цепей из жаростойкого сплава, вентили и др.).
Технологический процесс литья в оболочковые формы можно разделить на:
– выплавить жидкий металл – определяется в основном видом заливаемого сплава. Для плавки в частности, черных металлов широко используются дуговые электроды.
– заливка металла в формы осуществляется с помощью чайниковых ковшей средней емкости (до 500 кг).
Специфику ТП определяет:
Залить металл в форму. Оболочковая форма хорошо заполняется металлом благодаря её низкой теплопроводности и хорошей газопроницаемости.
Выдержать метал в форме для затвердевания и охлаждения. Благодаря чугунной дроби процесс затвердевания, и охлаждения отливки в форме значительно ускоряется, что способствует повышению механических свойств металла. При затвердевании и охлаждении отливки в форме стенки оболочковой формы сильно разогреваются, смола частично выгорает, форма разрушается.
Выбить отливку из формы (выбивка). Контейнер опрокидывают на выбивную решетку, чугунная дробь возвращается для повторного использования, части оболочковой формы идут на выброс (в отвал), отливку направляют на охлаждение и финишную обработку.
Выполнить финишную обработку. По содержанию эта операция мало отличается от финишной обработки отливок при литье в песчано-глинистые формы.
Достоинства процесса:
-повышенные точность и качество поверхности отливки;
— возможность получения сложных тонкостенных отливок из черных сплавов (серый чугун до 1,5 мм, сталь – до 3 мм);
— высокая производительность в условиях массового производства – до 300 форм в час;
— возможность полной автоматизации (наличие одного – двух – четырех позиционных автоматов, автоматических линий);
Недостатки процесса:
— нерешенность вопросов экологии: значительные выделения вредных газов на всех этапах технологического процесса, большой объем отходов, высокая стоимость, газоочистки и регенерации отходов;
— высокая стоимость фенолоформальдегидной смолы;
— ограничение отливок по размерам (до 1000 мм) и массе (до 100 кг).