Короткі теоретичні відомості

Вимоги до матеріалів, які використовуються для одержання відливок.

Склад матеріалів повинен забезпечувати отримання у відливках заданих фізико-механічних та фізико-хімічних властивостей; властивості і структура мають бути стабільними протягом усього терміну експлуатації відливки.

Матеріали повинні мати гарні ливарні властивості (високу рідкотекучисть, невелику усадку, низьку схильність до утворення тріщин і поглинання газів, герметичність), добре зварюватися, легко оброблятися різальним інструментом. Вони не повинні бути токсичними і шкідливими для виробництва. Необхідно, щоб вони забезпечували технологічність в умовах виробництва і були економічними.

Лиття за моделями, що виплавляються – процес отримання відливок з розплавленого металу у формах, робоча порожнина яких утворюється завдяки видаленню (витіканню) легкоплавкого матеріалу моделі при її попередньому нагріванні.

Технологічні операції процесу лиття за моделями, що виплавляються, представлені на рис. 4.1.

Моделі, що виплавляються, виготовляють у прес-формах 1 (рис. 4.1 а) з модельних складів, що включають парафін, віск, стеарин, жирні кислоти. Склад добре заповнює порожнину прес-форми, дає чіткий відбиток. Після затвердіння модельного складу прес-форма розкривається і модель 2 (рис. 4.1 б) виштовхується у холодну воду.

Потім моделі збираються у модельні блоки 3 (рис. 4.1 в) із загальною ливниковою системою припаюванням, приклеюванням або механічним кріпленням. В один блок об'єднують 2–100 моделей.

 

Рисунок 4.1 – Технологічні операції процесу лиття за моделями, що виплавляються

Форми виготовляють багаторазовим зануренням модельного блоку 3 у спеціальну рідку вогнетривку суміш 5, налиту у ємність 4 (ріс.4.1 г) з подальшим обсипанням кварцовим піском. Потім модельні блоки сушать на повітрі або у середовищі аміаку. Зазвичай наносять 3–5 шарів вогнетривкого покриття з наступним сушінням кожного шару.

Моделі із форм видаляють, занурюючи у гарячу воду або за допомогою нагрітого пару. Після видалення модельного складу тонкостінні ливарні форми встановлюють у опоці, засипають кварцовим піском, а потім прожарюють у печі протягом 6 – 8 год. при температурі 850–950 ^оC для видалення залишків модельного складу, випаровування води (рис. 4.1 д).

Заливання форм за моделями, що виплавляються, проводять відразу ж після прогартування у нагрітому стані. Заливання може бути вільним, під дією відцентрових сил, у вакуумі й под.

Після затвердіння залитого металу та охолодження відливок форма руйнується, відливки відокремлюють від ливників механічними методами, направляють на хімічну очистку, промивають та піддають термічній обробці.

Лиття за моделями, що виплавляються, забезпечує одержання точних і складних відливок з різних сплавів масою 0,02–15 кг з товщиною стінки
0,5–5 мм. Недоліком є складність і тривалість процесу виробництва відливок, застосування спеціального дорогого оснащення.

Литтям за моделями, що виплавляються, виготовляють деталі для приладобудівної, авіаційної та інших галузей промисловості. Використовують при литті жароміцних важкооброблюваних сплавів (лопатки турбін), корозійностійких сталей, вуглецевих сталей у масовому виробництві (автомобільна промисловість).

Технологічний процес автоматизований і механізований.

Лиття у металеві форми. Лиття у металеві форми (кокілі) набуло великого поширення. Цим способом отримують більше 40 % всіх відливок з алюмінієвих і магнієвих сплавів, відливки з чавуну і сталі.

Лиття у кокіль – виготовлення відливок з розплавленого металу у металевих формах-кокілях.

Формування відливки відбувається при інтенсивному відведенні теплоти від розплавленого металу до масивного металевого кокілю, що забезпечує вищі щільність металу та механічні властивості, ніж у відливок, отриманих у піщаних формах.

Схема отримання відливок у кокілі представлена на рис. 4.2.

Рисунок 4.2 – Технологічні операції виготовлення відливки у кокіль

Робочу поверхню кокіля з вертикальною площиною роз'єму, що складається з піддону 1, двох симетричних напівформ 2 і 3 та металевого стрижня 4, попередньо нагріту до 150–180° C покривають з пульверизатора 5 шаром вогнетривкого покриття (рис. 4.2 а) товщиною 0,3–0,8 мм. Покриття оберігає робочу поверхню кокіля від різкого нагріву і схоплювання з відливкою.

Покриття готують з вогнетривких матеріалів (тальк, крейда, графіт), сполучного матеріалу (рідке скло) і води.

Потім за допомогою маніпулятора встановлюють піщаний стрижень 6, за допомогою якого у відливці утворюється порожнина (ріс.4.2 б). Половинки кокіля з'єднують і заливають розплав. Після затвердіння відливки 7 (рис. 4.2 в) і охолодження її до температури вибивання кокіль розкривають (ріс.4.2 г) і протягують вниз металевий стрижень 4. Відливка 7 видаляється маніпулятором з кокіля (ріс.4.2 д).

Відливки простої конфігурації виготовляють у нероз'ємних кокілях, нескладні відливки з невеликими виступами та западинами на зовнішній поверхні – у кокілях з вертикальним роз'ємом. Великі, прості за конфігурацією відливки отримують у кокілях з горизонтальним роз'ємом. При виготовленні складних відливок застосовують кокілі з комбінованим роз'ємом.

Розплавлений метал у форму підводять зверху, знизу (сифоном), збоку. Для видалення повітря і газів по площині роз'єму прорізають вентиляційні канали.

Всі операції технологічного процесу лиття у кокіль механізовані й автоматизовані. Використовують однопозиційні і багатопозиційні автоматичні кокільні машини.

Лиття у кокіль застосовують у масовому і серійному виробництвах для виготовлення відливок з чавуну, сталі і сплавів кольорових металів з товщиною стінки 3–100 мм, масою від декількох грамів до декількох сотень кілограмів.

Лиття у кокіль дозволяє скоротити або уникнути витрати формувальних і стрижневих сумішей, трудомістких операцій формування і вибивання форм, підвищити точність розмірів та знизити шорсткість поверхні, поліпшити механічні властивості.

Недоліки кокільного лиття: висока трудомісткість виготовлення кокілей, їх обмежена стійкість, труднощі виготовлення складних за конфігурацією відливок.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Розробити процес виготовлення відливки за моделями, що виплавляються.

3. Розробити процес виготовлення відливки методом лиття у металеві форми.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, мета й устаткування.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Описання процесу виготовлення відливки за моделями, що виплавляються.

4. Описання процесу виготовлення відливки методом лиття у металеві форми.

Контрольні питання

1. З яких операцій складається процес отримання відливок за моделями, що виплавляються?

2. З яких операцій складається процес отримання відливок у металеві форми?

3. Переваги та недоліки методів машинного лиття.

Література: [3, 6 – 8].

Практична робота № 5