14.2. Литьё в песчано-глинистые формы

Разовые песчано-глинистые формы выполняются объёмными, их получают путём уплотнения специальных материалов, называемых формовочными смесями. Для приготовления этих смесей используют сухой кварцевый песок, особые формовочные глины и вспомогательные материалы- мазут, угольную пыль, опилки, графит, тальк и др. Формовочные смеси должны обладать комплексом определённых свойств: пластичностью, прочностью, газопроницаемостью и противопригарностью. Выгорающие добавки (мазут, угольная пыль и др.) обеспечивают газопроницаемость формовочной смеси, а графит и тальк придают ей свойства противопригарности.

Отдозированные исходные материалы тщательно перемешиваются в специальных машинах, называемых бегунами (рис.38). Бегуны могут быть с вертикальными и горизонтальными катками. Наиболее распространены бегуны с вертикальными катками (рис.38,а).

Отверстия и различные полости в отливках получают с помощью специальных фасонных вставок, называемых стержнями. Стержни во время заливки формы металлом находятся в более тяжёлых условиях, чем стенки формы, так как они со всех сторон окружены расплавленным металлом. Во время кристаллизации металла они испытывают сжимающие воздействия усадки. Стержневая смесь должна обладать кроме того хорошей газопроницаемостью, выбиваемостью и непригораемостью.

Технологический процесс литья в земляные формы складывается из следующих основных стадий: изготовления модельных комплектов, приготовления формовочных и стержневых смесей, изготовления форм и стержней, сборки форм, получения литейного сплава, заливки форм, выбивки отливок из форм, их очистки и обрубки.

Модельным комплектом называют технологическую оснастку, включающую литейную модель, стержневой ящик, модельные плиты и модели литниковой системы.

Модель служит для образования отпечатка, соответствующего наружной конфигурации отливки. Модель представляет собой несколько видоизменённую копию отливки. Размеры модели выполняются с учётом усадки и припусков на последующую механическую обработку. В зависимости от конфигурации детали модели выполняются цельными или разъёмными. При этом конфигурация модели должна обеспечивать извлечение её из формы без нарушения полученного отпечатка. В большинстве случаев модели выполняются из двух половинок – верхней и нижней, соединяемых по плоскостям разъёма.

Стержневой ящик представляет собой инструментальную оснастку, предназначенную для получения стержней. В индивидуальном и мелкосерийном производствах модели и стержневые ящики изготавливаются обычно деревянными, в массовом производстве вся модельная оснастка выполняется металлической, чаще всего из алюминиевых сплавов.

Эскизы модели и стержневого ящика для получения детали типа втулки приведены на рис.39.

В моделях предусматриваются знаки – специальные выступы, образующие в форме углубления, куда устанавливаются перед заливкой стержни.

Модельная плита предназначена для закрепления на ней одной или нескольких моделей и элементов литниковой системы.

Для вывода газов из полости формы и для контроля заполнения её жидким металлом устраиваются вертикальные каналы – выпоры, располагающиеся на наиболее высоких частях отливки. С целью предотвращения образования усадочных раковин над массивными частями отливки в литейных формах предусматривают специальные полости – прибыли, питающие жидким металлом отливку в процессе кристаллизации. При наличии прибыли усадочная раковина образуется не в отливке, а в прибыли.

Литейная форма изготовляется путём уплотнения формовочной смеси по модели. Этот процесс называют формовкой. Изготовление формы, набивку и уплотнение смеси производят в специальных рамках, называемых опоками (рис.40,в). Опоки бывают деревянные и металлические. Опоки (нижняя I и верхняя II) предохраняют форму от разрушения при её изготовлении, сборке, транспортировке и заливке. Каждая половина модели заформовывается в отдельной опоке. После извлечения модели в нижнюю опоку устанавливается направляющий стержень, а затем на неё – верхняя опока.

Формовка может производиться вручную, на специальных формовочных машинах и на автоматических линиях формовки. На современных машиностроительных предприятиях основным методом изготовления литейных форм является машинная формовка. Подготовленная к заливке форма показана на рис.40,е.

Форма заливается при обязательном соблюдении непрерывности струи и полной чаши. Для заливки применяют ручные и механизированные ковши (рис.41). После затвердевания залитого металла и охлаждения отливок производят их выбивку из форм, обрубку и очистку.

Отливки выбиваются на специальных вибрационных решётках. Для этого форму ставят на раму решётки. Вследствие вибрации формовочная смесь разрушается и просыпается через ячейки решётки на ленточный транспортёр, который подаётся в землеприготовительное отделение на переработку. Отливки при этом могут оставаться на решётке или проваливаться вниз, где специальным конвейером транспортируются в отделение обрубки и очистки.

Эскиз заготовки, её модель, а так же отливка с литником и выпором показаны на рис.42.

Все отливки подвергаются зачистке. С этой целью удаляются литники, выпоры, прибыли, снимаются заусенцы и заливы, заглаживаются линии разъёма.

Большие заливы и остатки литниковой системы зачищаются с помощью обрубки пневматическими зубилами или обрезки на специальных прессах. Малые заливы и остатки питателей удаляются, как правило, на наждаках.

Для удаления с поверхности отливки пригоревшей формовочной смеси и неровностей применяют ручную или механическую очистку отливок. При ручной очистке отливку очищают стальной щёткой и зубилом удаляют неровности. Механическая очистка производится во вращающихся барабанах или в пескоструйных и дробеструйных установках.

Очистку мелких отливок осуществляют чаще всего во вращающихся барабанах. С этой целью вместе с деталями загружают “звёздочки” из белого чугуна. При вращении барабана происходит перекатывание и соударение деталей и звёздочек друг о друга , вследствие чего происходит очистка поверхности. Одним из недостатков этого способа очистки является значительный шум при работе барабана. Поэтому барабаны для очистки отливок устанавливают, как правило, в отдельных изолированных помещениях, где работает как можно меньше обслуживающего персонала. После барабанной очистки отливки приобретают достаточно качественный внешний вид.

Литьё в песчано-глинистые формы позволяет получать отливки самой разнообразной формы, размеров и массы. Однако этому методу присущ ряд существенных недостатков. Основными из них являются невысокая точность получаемых отливок, низкое качество их поверхности, большой грузооборот формовочных материалов, а также высокая трудоёмкость изготовления отливок, особенно на операциях обрубки и зачистки.

Остаются пока тяжёлыми и условия труда, особенно в землеприготовительном и обрубном отделениях, связанные с загазованностью и запыленностью, а также наличие значительного объёма тяжёлых ручных работ.

Акулич Н.В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов, Гомель 2008