Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Литье в песчаные формы

Назначение

Осадочная порода широко используется:

  • при литье в землю;
  • при производстве формовочных и стержневых смесей (чистый кварцевый песок);
  • для пескоструйной обработки;
  • в песочницах ж/д локомотивов (фракция 0,2–0,5 мм).

Крупнозернистый песок подходит для изготовления больших и толстостенных отливок с хорошими огнеупорными и газопроницаемыми свойствами. Мелкозернистый востребован для тонких отливок в цветном и художественном литье, чтобы получить более качественную поверхность.

Кварцевый песок с минимальным количеством вредных примесей используют для стального литья.

Тощий или жирный – с повышенным содержанием глины – для изготовления чугунных и цветных сплавов.

Используя метод литья в землю, с помощью формовочного песка можно изготовить множество деталей простой и сложной геометрической формы. Среди них простые кольца, колеса, элементы арматуры, заготовки для зубчатых колес, сложные корпусные детали и станины.

Качество отливки при литье в землю зависит от фракций и чистоты формовочного песка

Глава II. Модельные комплекты

§ 1. Классификация модельных комплектов

Характеристика материалов для модельных комплектов. Срок
эксплуатации модельных комплектов до капитального ремонта.

§ 2. Формовочные уклоны и припуски на усадку сплавов

§ 3. Деревянные модельные комплекты

Соединения
половинок модели из древесины. Конструкция и размеры
фланцевых дюбелей, металлических дюбелей.

Скрепление разъемных
стержневых ящиков. Крепление составных
частей модельного комплекта. Выполнение галтелей в основном теле модели
или стержневого ящика.

Клиновое
крепление моделей и стержневых
ящиков. Размеры клиновых
креплений. Соединение отъемных
частей стержневых ящиков

Конструкция и
размеры цапф для стержневых ящиков. Крючковый, болтовой подъем. Извлечение моделей,
отъемных частей и их перемещение стержневых ящиков.

Нормы точности. Классы точности деревянный моделей и стержневых ящиков.

Назначение припусков
на механическую обработку древесины хвойных
пород. Припуски на
обработку заготовок из клееной фанеры, древесностружечных и
древесноволокнистых плит.

Особенности
изготовления стержневых ящиков для машинной формовки. Размеры стержневых
ящиков.

Особенности,
изготовления модельных комплектов для ЖСС и XTС. Формовочные уклоны.

Отличительные цвета окраски (ГОСТ 2413-67) модельных
комплектов. Окраска модельных
комплектов.

Технологические
свойства грунтов, шпатлевок, замазок и красок. Состав грунтов,
шпатлевок, замазок и красок.

§ 4. Металлические модельные комплекты

Выбор материала для металлического модельного комплекта. Литые заготовки.

Классы точности и
шероховатости металлических модельных комплектов. Классы
шереховатости рабочих поверхностей модельных комплектов.

Размеры стенок,
ребер, бортов для литьевых моделей. Размеры стенок,
ребер, бортов для стержневых ящиков.

Конструктивные
элементы моделей и стержневых ящиков. Соединение
стенок стержневого ящика. Размеры
соединительных элементов.

Затворы с барашком, затвор с шарнирной скобой, затвор клиновой для спаривания половинок стержневых ящиков. Размеры приливов и цапф для перемещения стержневых ящиков.

Выбор материала для изготовления стержневых ящиков. Размеры вент для вентиляции стержневого ящика.

§ 5. Пластмассовые модельные комплекты

Пластические массы для модельных комплектов. Основные материалы и
рецептура составов для изготовления
пластмассовых модельных комплектов.

Физико-механические
свойства пластмасс. Разделительные покрытия.

§ 6. Маркировка модельных комплектов

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

§ 7. Виды литейных
форм и их назначение

Фасонные отливки из
металлических сплавов получают путем заполнения полости специально
изготовленных форм расплавленным металлом (расплавом), который,
затвердевая, образует отливку. В зависимости от многократности
использования литейные формы разделяют на разовые и многократные.

Разовые литейные формы служат для
одной заливки в них жидкого металла, т. е. для получения только одной
отливки или нескольких, если форму используют для одновременного
получения нескольких отливок. После затвердевания отливок такие формы
разрушают. Разовые формы могут быть сухими, сырыми, подсушенными и
химически твердеющими в зависимости от метода упрочнения форм (сушка,
химическое твердение).

По толщине стенок разовые
формы делят на толстостенные с толщиной стенок до 300 мм и более и
оболочковые (см. рис. 11) с толщиной стенок от 5 до 15 мм. К разовым
литейным формам относятся также неразъемные формы, изготовляемые по
выплавляемым моделям, с толщиной стенок 2,5-5 мм (см. рис. 12).

Для изготовления разовых
форм используют исходные формовочные материалы: кварцевые,
кварцево-полевошпатовые и глинистые пески, различные связующие
(глину, жидкое стекло, органические и неорганические крепители),
противопригарные (тальк, графит, каменный уголь), высокоогнеупорные
(магнезит, шамот, асбест), некоторые специальные (чугунную дробь,
каустическую соду) и вспомогательные (модельные пудры, разделительные
жидкости), клей и др. Из исходных формовочных материалов смешиванием
их в определенных количествах и последовательности получают
формовочные и стержневые смеси.

Формовочные смеси делят
на облицовочные, наполнительные и единые. Смеси содержат
неорганические материалы: кварцевый песок, огнеупорная глина. Из
органических материалов добавляют: опилки, каменноугольную пыль,
которые снижают пригар формовочной смеси к поверхности отливки.

Для форм мелких (до 100
кг) и средних (101 — 1000 кг) отливок используют единую смесь, которая
полностью перерабатывается после каждого употребления.

Для форм крупных отливок
(1001-5000 кг) применяют облицовочную и наполнительную смеси.
Облицовочными называют такие смеси, которые непосредственно прилегают
к поверхности отливки. Смесь приготовляют с применением свежих
материалов, образующих в форме слой толщиной 20-50 мм. При заливке
формы облицовочная смесь непосредственно соприкасается с расплавом и,
следовательно, находится в тяжелых условиях. Поэтому она должна
обладать высокой прочностью и огнеупорностью.

Наполнительные смеси
применяют для изготовления остальной части формы. Эти смеси в
основном состоят из смеси, поступившей после регенерации (переработка
использованной формовочной смеси). Наполнительные смеси должны
обладать достаточной газопроницаемостью- способностью в уплотненном
состоянии пропускать сквозь себя газы.

Многократные литейные формы изготовляют из высокоогнеупорных материалов (шамота, графита, асбеста
и др.). В них получают крупные стальные и чугунные отливки.
Охлажденную отливку извлекают из формы, стараясь при этом как можно
меньше ее повредить. После небольшого ремонта форму вновь используют.
Такие формы выдерживают несколько десятков заливок. При необходимости
после каждой заливки производят исправления.

Многократные литейные формы
изготовляют также из стали и чугуна, а в отдельных случаях из
алюминия. Металлические формы применяют в массовом и крупносерийном
производстве для получения отливок центробежным или кокильным
способом, методом вакуумного всасывания, выжимания и др. При литье
под давлением используют стальные пресс-формы. В зависимости от
температуры заливаемого расплава такие многократные формы выдерживают
от нескольких десятков до десятков тысяч заливок.

Виды и состав смесей

К формовочным смесям для литья предъявляются следующие требования:

  • механическая прочность;
  • теплопроводность;
  • газовая проницаемость;
  • огнестойкость;
  • теплоемкость.

Формовочные и стержневые смеси обладают одинаковыми свойствами. Но к стержням предъявляются более высокие требования, потому что на него расплавленный металл оказывает более сильное давление.

Состав различных смесей

Формовочные смеси делятся на три типа:

  1. единые;
  2. облицовочные;
  3. наполнительные.

Единая смесь предназначается для наполнения всего объема литейной формы. В полном объеме используется при машинной формовке при выпуске отливок в большом количестве. Для ее приготовления используется большой объем еще неиспользовавшихся материалов.

Облицовочная смесь предназначена для получения слоя формы, контактирующего непосредственно с расплавом. Его толщина зависит от типа смеси и тяжести отливки и составляет 20-100 мм. Для того чтобы дополнить оставшийся объем используется наполнительная смесь.

Состав формовочной смеси напрямую зависит от формы и метода ее изготовления. Формирование песчано-глинистых форм происходит двумя способами, в результате которых получаются сухие и сырые формы. Для их податливости при формировании в смесь вводятся сгорающие наполнители – торф или древесные опилки. В состав подсушиваемых форм кроме глины и песка закладываются крепитель, измельченный асбест и барда.

Кроме них используются:

  • быстро отверждающиеся;
  • самостоятельно отверждающиеся;
  • твердеющие при химическом преобразовании;
  • жидкостекольные составы.

В быстро отверждающихся смесях связкой выступает жидкое стекло. Если для сушки жидкого стекла необходима теплая продувка, то в данном случае отвердение происходит за счет феррохромового шлака.

Классификация формовочных смесей

Самостоятельно отверждающиеся составы в первоначальном состоянии жидкие. Затем в них вводятся ПАВ и песочный наполнитель. Такой состав сохраняет текучесть не более 10 минут. Поэтому они приготавливаются на формовочных участках.

Химически отверждающиеся смеси имеют малый срок жизни. В следствие чего в смесь добавляется едкий натр.

Жидкостекольные разновидности после формирования подвергаются сушке продуванием углекислым газом. В процессе сушки протекают химические реакции: образование кремниевой кислоты и углекислого натрия.

Температура плавления цветных металлов значительно ниже, чем у сталей и чугунов. Из-за чего формовочные смеси имеют меньшую огнеупорность. Для литья бронзы и медных сплавов формовочные составы готовят при использовании глинистого песка П класса. Такие наполнители как борная кислота, серный цвет или фтористая присадка используются для литья алюминия. Они препятствуют активному окислению расплава.

Формовочные инструменты

По своему назначению подразделяются на два основных вида

  • Набивочные
    • Подмодельные доски
    • Лопаты и совки для земли
    • Сита
    • Трамбовки: с тупым концом для уплотнения поверхности и с узким концом для мест со сложным рельефом. Применяют также и универсальные пневматические трамбовки со сменным наконечником.

      • Счищалка, или правило — для разравнивания смеси и удаления ее избытков
      • Душники-наколки. Тонкие острые стержни служат для прокалывания в земле тонких газоотводящих канальцев
      • Киянки — используют для сплочения подмоделей и при их выколачивании.
      • Трепало — доска, опирающаяся на края формы. Уплотняет землю в случае применения макетов из малопрочных материалов.
      • Щетки. Чистить поверхность от остатков земли
  • Отделочные
    • Гладилки — для коррекции изъянов
    • Режущие и колющие инструменты
    • Кисти для нанесения покрытий
    • Емкости — ведерки или мешки для хранения и нанесения порошковых покрытий.

Глава VII. Литейные сплавы

§ 1. Шихтовые материалы

§ 2. Чугуны

Серый чугун. Серые чугуны (ГОСТ
1412-70).

Высокопрочный чугун. Высокопрочные
чугуны (ГОСТ 7293-70).

Белый чугун. Ковкие чугуны
(ГОСТ 1215-59). Белосердечный чугун. Черносердечный чугун. Сравнительная
характеристика механических свойств сплавов.

§ 3. Сталь

§ 4. Алюминиевые сплавы

Физико-механические и
литейные свойства алюминиевых сплавов. Влияние химических
элементов на свойства силуминов.

§ 5. Магниевые сплавы

Влияние химических
элементов на свойства магниевых сплавов. Температура
воспламенения магниевых сплавов.

§ 6. Медные сплавы

Оловянные
бронзы (ГОСТ 613-65). Марки бронз и назначение.

Многокомпонентные
латуни (ГОСТ 17711-72). Марки латуней и их применение.

§ 7. Плавильные печи

По газифицируемым моделям

Получение формы происходит за счет неизвлекаемой модели, и заливка металла производится в неразъемную форму. При этом модель получают из пенопласта вспениванием при высокой температуре. При литье металла в форму, пенопластовая модель полностью выгорает, освобождая внутренний объем.

Если модели для мелких деталей можно получить вспениванием состава, то крупные вырезают из склеенных плит. Резка производится вручную. Для этого используется нихромовая проволока. Поданное напряжение разогревает проволоку, что облегчает резку.

Формовка при ЛГМ производится двумя методами. В первом случае для отливок несложных форм используются вибрационные столы, на которых происходит уплотнение формовочной смеси с использованием опок. Затем на опоку укладывается крышка и монтируется литниковый приемник.

Во втором случае, когда изделие имеет сложную геометрию, формовку проводят под вакуумом. Чтобы закрытая форма не разрушилась, она подвергается действию пониженного давления вплоть до окончания заливки. Значение вакуумического давления невелико – порядка 4-5 ГПа.

Заготовки для литья по газифицируемым моделям

Температура разливаемого металла значительно выше, чем начало газификации пенопласта (560 °С). Газы, выделяемые пенопластом, из формы легко удаляются вакуумной системой. При этом отсутствует задымленность рабочей зоны.

В качестве основного достоинства этого метода отмечают высокое качество отливок, которое можно получить литьем в обыкновенный или облицованный кокиль. Возможным это стало из-за того, что форма цельная.

Литье по газифицируемым моделям

На современном этапе литье по выжигаемым моделям применяется для отливки:

  • крупных и средних изделий на мелкосерийном производстве;
  • заготовок со сложной конфигураций и весом до 50 кг, к которым предъявляются требования повышенной точности размеров, на среднесерийном и крупносерийном производстве.

Физические свойства формовочного песка

На качество отливок и смесей влияют физические свойства материала:

  • прочность – способность сохранять первоначальные параметры во время литья или транспортировки;
  • газопроницаемость – качество поверхности лучше при низкой газопроницаемости;
  • термическая стабильность – способность сохранять заданную форму при воздействии высоких температур;
  • способность к просадке – свойство смеси сжиматься во время затвердевания отлитой детали;
  • повторное применение.

Отличными эксплуатационными характеристиками – прочностью и термической стабильностью, низкой газопроницаемостью – обладает пылевидный кварц с содержанием железа до 0,25 %, а также сухой формовочный песок марки 2К20102.

Заказать формовочный песок разных марок можно по многоканальному телефону 8 (495) 974-45-51.

Изготовление формы

Процесс изготовления формы может иметь различные стадии, в зависимости от сложности модели. Первоначально разрабатывают и изготавливают модель будущей отливки. При этом ее размеры делают с учетом усадки металла при застывании, с необходимыми припусками на последующую обработку.

Для упрощения вынимания модели из формовочной смеси, ее поверхности делают с некоторыми литейными уклонами. Если конфигурация модели не допускает или затрудняет ее вынимание, ее делают разборной и прибегают к изготовлению отдельных частей в виде так называемых стержней, которые устанавливают в форму при ее окончательной сборке. Места установки стержней выполняют в виде углублений, которые называются знаками. При помощи стержней оформляют внутренние полости, выступы и впадины. Наиболее удобны стержни для формирования тонких и длинных отверстий, поскольку формовочная смесь имеет невысокую прочность и может разрушиться при изготовлении или заливке металлом. Эти условия диктуют необходимость выполнения стержней из материалов высокой прочности.

Формовочной смесью сначала заполняют нижнюю полуформу с размещенной там моделью до плоскости разъема. Далее заполняют вторую полуформу и выполняют в ней литниковую систему для заливки расплавленного металла. Кроме литниковой системы, которая служит также для улавливания шлаков, при формовке выполняют также газоотвродные каналы и прибыли. Прибыли предназначены для компенсации усадки металла и предотвращения появления газовых раковин, поэтому используются при литье в разовые формы металлов и сплавов, характеризующихся большой (более 1%) усадкой.

Усадка учитывается при литье чугуна и стали. Следует заметить, что использование прибылей оправданно при литье металлов с малым интервалом застывания, поскольку, в противном случае, металл в основной части и прибыли будет застывать одновременно и газы не успеют собраться в отведенном для них месте.


Схема песчаной формы

Для крупногабаритных отливок, которые не критичны к точности размеров и качеству, иногда обходятся формированием отливочной формы прямо в полу цеха.

Свойства

В зависимости от содержания глины и вредных примесей формовочный материал делят на классы. В крупнозернистом песке загрязняющих минералов и примесей всегда меньше. Качество снижается, если в составе есть:

  • окись кальция (СаО);
  • окись магния (MgO);
  • оксиды щелочей (Na2О, K2О);
  • закись железа (FeO) и т. д.

В зависимости от массовой доли примесей формовочный песок принадлежит к одной из пяти групп. Самая чистая – первая, в ней массовая доля оксидов щелочей не превышает 0,45 %, а оксида железа – 0,22 %. В пятой, самой загрязненной группе, количество щелочных окисей вырастает до 2,3 %, а оксидов железа – до 1,1 %.

В составе кварцевого песка не должно быть торфа и почвы, угля и известняка, кусков сланца, кварцита, песчаников и других загрязняющих компонентов. Максимально допустимая массовая доля сульфидной серы – не более 0,05 %.

Если вредных примесей – щелочных окисей и оксида железа – много, качество поверхности отливок будет низким, на них образуется пригар. Чем чище песок, тем лучше его огнеупорные качества.

Чем ниже содержание окисей щелочи и оксида железа в формовочном песке, тем качественнее получится отливка

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации