Формувальні і стрижневі суміші та їх застосування
Зміст та послідовність виконання завдання
Самостійна робота
Вивчити теоретичні основи. Засвоїти правила безпеки.
1. За підручником ознайомитись з формувальними і стержневими сумішами, їхньою підготовкою.
2. За підручником ознайомитись з формувальними інструментами, обладнанням.
3. Виконати спрощену схему вагранки.
Виконання роботи
1. Виконати ескіз моделі і стержневого ящика.
2. Практично ознайомитись з устаткуванням і обладнанням модельного комплекту (заповнити табл. 5).
3. Вказати послідовність операцій ручного формування.
4. Виконати схему формування в двох опорах за роз'ємною моделлю.
5. Заповнити табл. 6.
6. Описати технологію плавлення металу.
7. Практично ознайомитись з будовою вагранки.
8. Написати висновки до роботи.
9. Дати усно відповіді на запитання для самоконтролю.
Теоретичні відомості.
Ливарним виробництвом прийнято називати процеси отримання заготовок або готових деталей заповненням рідким металом чи сплавом металів порожнин форми, яка має конфігурацію відливної заготовки. Після затвердіння металу форми розкривають або ламають і виймають вилиті деталі, які називаються виливками. Остаточних розмірів деталі набувають зазвичай після механічної обробки.
Ливарне виробництво — основна заготівельна база всіх напрямів машинобудування. В багатьох випадках лиття — єдиний можливий спосіб отримання заготовок складної форми. Литі заготовки є найдешевшими, а часто мають і мінімальний припуск на механічну обробку.
Литтям можна отримати деталі з різноманітних сплавів масою від кількох грамів до сотень тонн з товщиною стінок до 0,5 мм, з розмірами від кількох міліметрів до десятків метрів найскладнішої форми, яку неможливо отримати іншим способом.
Способи виготовлення виливків поділяють на дві групи: лиття в піщані форми; спеціальні способи лиття. В свою чергу, лиття в піщані форми може бути ручним і машинним (механізованим та автоматизованим). Спеціальні методи поділяють на лиття в кокілі (металеві форми вільним заливанням); лиття за моделями, що виплавляються, розчиняються чи випалюються; відцентрове лиття; лиття під тиском; лиття в оболонкові форми; інші способи лиття.
Технологічний процес одержання виливків у одноразових формах
Технологія виготовлення виливків у одноразових формах складається з таких послідовних операцій: виготовлення модельних комплектів; приготування фермових і стрижневих сумішей; виготовлення форм і стрижнів; сушіння стрижнів, а іноді і форм; складання форм; одержання рідкого металу; заливання форм металом; вибивання виливків із форм; обрубування й очищення литва; термічна обробка виливків (у деяких випадках); контроль готових виливків.
Модельний комплект
Модельний комплект складається з моделі одного або кількох стрижневих ящиків і моделей елементів ливникової системи (рис. 1).
Рис.1. Модельний комплект:
а — ескіз виливка; б — рознімна модель; в — стрижневий ящик
Модель — пристосування для виготовлення литтєвих форм які повторюють зовнішні контури відливка. Внутрішні порожнини і отвори у виливках утворюють за допомогою стрижнів, які виготовляють у стрижневих ящиках.
Моделі складної форми виготовляють рознімними або з від'ємними частинами, а вертикальні стінки їх, перпендикулярні до площини рознімання, виконують з уклоном. Це дає змогу легко виймати модель частинами без руйнування форми. Величина формувальних уклонів залежить від матеріалу, з якого виготовляють модель, способу формування (ручне чи машинне) і від висоти стінок виливка. Для дерев'яних моделей формувальні уклони становлять від 3° до 15', для металевих при машинному формуванні — від 1°30' до 20'.
Модель виконують дещо більших розмірів, ніж деталь, оскільки враховують лінійну усадку сплаву і дають припуски на обробку поверхонь, які зазнають механічної обробки. Усадка — зменшення об'єму і лінійних розмірів виливка порівняно з розмірами форми, яке відбувається в процесі охолодження металу від температури заливання до нормальної температури. Середнє значення лінійної усадки для сірого чавуну становить 1 %, для сталі — 2 %, для бронз—1,25... 1,50%.
Припуски на обробку залежать від розмірів і точності виготовлення виливка, чистоти поверхні і точності деталі, розміщення оброблюваної частини виливка у формі і від сплаву, з якого виливається заготовка.
Опоки — це металеві або дерев'яні рами, які нагадують ящики без дна і кришки для утримування затрамбованої формувальної суміші та моделей. Розмір опок залежить від розміру моделей.
Виготовлення моделей. Модельні комплекти виготовляють із різних матеріалів, до яких ставлять такі вимоги: мала питома вага; добра оброблюваність; стійкість до корозії; відсутність або мала гігроскопічність; низька вартість. Поширеним матеріалом для моделей є деревина (сосна, вільха, береза, липа, груша, ясен та ін.), а при машинному формуванні — металеві сплави, частіше алюмінієві. Іноді для виготовлення моделей застосовують гіпс, спеціальні цементи, а останнім часом — пластмаси.
Дерев'яну модель і стрижневий ящик виготовляють не із суцільних шматків деревини, а із заготовок, склеєних з кількох окремих частин добре просушеного пиломатеріалу, які укладають так, щоб волокна деревини перехрещувалися. Це зменшує короблення моделі в процесі роботи. Для зменшення гігроскопічності й одержання більш гладенької поверхні дерев'яні моделі фарбують і вкривають шаром лаку. Швидкоспрацьовувані частини моделей, призначені для великої кількості формувань, виконують із металу або окантовують металом.
Металеві моделі монтують на металевих плитах або виливають разом із ними як одне ціле, тоді їх називають модельними плитами. Модельні плити виготовляють одно- і двобічними. Металеві модельні плити міцні й довговічні. Вони можуть витримувати кілька десятків тисяч формувань, а форми, отже, і виливки, що одержують за ними, виходять точніші. Особливо доцільно їх застосовувати при серійному і масовому виробництві.
Ливникові системи
Ливникова система це система каналів призначених для підведення рідкого металу в порожнини форми.
Рис. 2. Ливникові системи:
Модель нормальної ливникової системи (рис. 2, а) складається з ливникової чаші 1, стояка 2, шлаковловлювача 3 і живильників 4 та випорів. Ливникова чаша — приймач струменя металу, що заливається у форму. Вона бере на себе частину напору металу і до деякої міри відокремлює від нього шлак. Стояк — вертикальний канал, який з’єднує ливникову чашу з іншими елементами ливникової системи.
Шлаковловлювач призначений для затримки неметалевих вкраплень. При поворотах і втраті швидкості руху струменя металу в шлаковловлювачі шлак спливає на поверхню, а чистий метал проходить у канали, які безпосередньо підводять метал до форми.
У разі виготовлення великих і середніх виливків до ливникової системи додають випор для виходу повітря і газів із форми, а при виготовленні форм для виливків із сплавів з підвищеною усадкою — додатки або живильні бобишки.
Формувальні і стрижневі суміші та їх застосування