технология литейного производства

отливки без усадочной раковины обычным путем невозможно без переконст- руирования их.

Рис. 192. Расположение наружных холодильников:

а – охлаждение фланца дисковым холодильников; б – охлаждение полки кронштейна пла- стинчатым холодильником; в – охлаждение бобышки пластинчатым холодильником; г – охлаждение прямого узла фасонным холодильником; д – охлаждение Т-образного узла двумя фасонными холодильниками; е – охлаждение Т-образного узла пластинчатым холо- дильником; ж – охлаждение Т-образного узла двумя фасонными и одним пластинчатым

холодильником

311

Использование наружных холодильников.

Сталь. Применение наружных холодильников позволяет обеспечить

направленность затвердевания стали и предупредить образование усадочных явлений и трещин в различных сочленениях стенок и местах скопления ме- талла.

Рис. 193. Схема затвердевания крестообразного узла отливки:

а – при применении только металлических холодильников; б – при применении теплоизо- ляционных и холодильных материалов; в – схема дефекта, обнаруженного рентгеном при затвердевании соответственно по схеме а; г – отливка без дефектов

Влияние наружных холодильников на толщину отвержденного слоя стали марки 35Л в зависимости от времени охлаждения можно проследить на рис. 194.

Нижняя кривая соответствует затвердеванию в обычной песчаной фор- ме без холодильника; верхняя – затвердеванию в обычной металлической форме; промежуточные соответствуют холодильникам различной толщины.

На рис 195 в относительных координатах представлена зависимость размера твердого слоя в утолщении от сечения холодильника. Исследования показывают, что при утолщении, составляющем более 50 % от толщины ос- новной стенки, выровнять время затвердевания при помощи стального или чугунного холодильника в обычной песчаной форме невозможно. Минималь-

312

ные размеры плоских холодильников, служащих для ликвидации обособле- ния жидкого металла при затвердевании утолщений, приведены в табл. 84.

Рис. 194. Кривые затвердевания стали 35Л в форме с холодильниками различной толщины:

1 – песчаная форма без холодильника, К = 1,3; 2 – холодильник толщиной 10 мм, К = 2,0; 3

– холодильник толщиной 30 мм, К = 2,3; 4 – холодильник толщиной 45 мм, К = 2,4; 5 – ме- таллическая стенка, К = 2,5; где К – коэффициент затвердевания см/мин 0,5

Рис. 195. Зависимость скорости затвердевания стали 35Л от толщины холодильника

Наиболее благоприятной формой сечения холодильника является тра- пеция. При этом его охлаждающее действие к краям постепенно снижается и не вызывает резких перепадов температуры в сопряжении поверхностей хо- лодильника и песчаной стенки.

Наружные холодильники могут быть прямолинейные круглого, квад- ратного или иного профиля; криволинейные постоянного профиля и фасон-

313

ные переменного профиля. Холодильники из проката используются для тол- стостенных отливок, чугунные – при производстве тонкостенных стальных отливок. Холодильники могут контактировать непосредственно с отливкой (через изолирующий слой краски) или через слой формовочной смеси. При

этом холодильники могут быть с регулируемым отбором тепла при помощи прохождения в них воздуха, воды, пара и т.д.

Наряду с металлическими холодильниками используют захолаживаю- щие смеси, которые формируют выступающие части стержней или форм, подверженных интенсивному нагреву заливаемой сталью. В состав смеси входят хромомагнезит, хромит, магнезит, чугунная дробь, металлическая стружка и др.

Для стальных отливок рекомендуется определять размеры наружных холодильников из чугуна на основе отношений из табл. 85.

Для внутренних холодильников рекомендуются отношения, приведен- ные в табл. 85.

Если в течение всего процесса заливки формы место расположения на- ружного холодильника промывается жидким металлом, то в подобных случа- ях снижается эффективность действия холодильника. На рис. 196 приведены примеры использования внешних холодильников для ликвидации ряда де- фектов.

Чугун. Регулирование скорости охлаждения тепловых узлов отливки производится с помощью внутренних и наружных холодильников. Установка холодильников ускоряет охлаждение тепловых узлов, что необходимо для обеспечения направленного или объемного затвердевания отливки. Ускоряя охлаждение узла, холодильник предотвращает образование в нем усадочной раковины, так как теперь узел успевает пропитаться за счет позднее за- твердевающих частей отливки. Ускорение охлаждения массивных сечений

314

отливок холодильниками, способствуя выравниванию скорости охлаждения, может привести к уменьшению внутренних напряжений, снижению коробле- ния отливки и опасности образования трещин.

Наружные холодильники делаются чаще всего из стали, а фасонные от- ливаются из чугуна. Максимальная толщина плоских наружных холодильни- ков обычно не превышает 70 мм, наибольший диаметр крупных наружных холодильников из прутка – 40-45 мм.

Рис. 196. Применение внешних холодильников

При использовании холодильников рекомендуется:

-площадь наружных холодильников должна быть меньше площади ох-

лаждаемого теплового узла во избежание преждевременного затвердевания прилегающих к тепловому узлу частей отливки, через который поступает жидкий металл от прибыли;

-в качестве наружных холодильников можно использовать введение воды в необходимые места верхней полуформы после образования корки за- твердевшего металла;

-наружные холодильники должны быть не сплошными, а в виде от- дельных плиток, брусков и т.д. Зазоры между отдельными холодильниками необходимо тщательно заделывать во избежание появления заливов;

-масса внутренних холодильников не должна превышать 4,0-4,5 % мас- сы охлаждаемого узла отливки, иначе не произойдет их прочное соединение со сплавом отливки.

Расчет различных холодильников (плоских, угловых, внутренних, на-

315

ружных) для различных сталей и чугунов может выполняться в составе авто- матизированной системы «Моделирование объемного и направленного от- верждения».

Контрольные вопросы.

1.Что такое внутренние холодильники?

2.Сформулируйте требования к внутренним холодильникам?

3.Опишите конструктивные типы внутренних холодильников?

4.Способы установки в форме наружных холодильников?

5.Что такое наружные холодильники?

6.Требования к материалу холодильников?

7.Определить массу внутренних холодильников, их тип и размеры?

8.Определить толщину наружных холодильников?

ЛЕКЦИЯ 30.

ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАБАРИТОВ ОПОК И РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ФОРМ

План лекции

1.Требования к размещению отливок в форме.

2.Принципы выбора опок.

3.Загрузка собранных форм, определение веса груза.

Размеры опок определяют после выбора положения модели в форме, поверхности разъема, а также величины и конфигурации знаков стержней.

При выборе размеров опок руководствуются тем, что должен макси-

мально использоваться объем литейной формы и обеспечиваться прочность формы при изготовлении, транспортировке и заливке металлом. При разме- щении отливок в форме необходимо учитывать, что подвод металла к каждой отливке следует осуществлять в одни и те же места, чтобы обеспечить одина- ковые условия формирования отливок, а значит и их качество. Выбор разме-

ров опок производится одновременно с выбором машин для изготовления форм с целью более полной их загруженности.

За основу при определении размеров опок принимают наименьшую до- пустимую толщину слоя смеси, окружающую отливку. Этот слой должен быть достаточно прочным, чтобы не разрушаться под давлением жидкого ме- талла при заливке формы.

Расстояние между моделью и стенками опоки для отливок различной массы определяется по табл. 86, 87 и рис. 197, 198.

Размеры А, Б и В определяются по табл. 86, 87 в зависимости от веса и

316

высоты отливки (Н, H1). Расстояние t принимается равным не менее 20 мм. Расстояние от модели до кромки опоки К принимается равным 1,2В. Размеры, А и В определяются по табл. 86, 87.

Рис. 197. Схема определения расстояния между моделью

истенками опоки при горизонтальной заливке:

Н– высота части отливки с минимальным расположением от стенки опоки; H1 – макси-

мальная высота отливки; А – расстояние между моделью, краем литниковой системы и бо- ковыми стенками опоки; Б – расстояние между отливкой и верхом опоки; В – расстояние между отливкой и низом опоки; t – расстояние от знака модели до шпон опоки; F – допус- тимая длина (ширина, диаметр) части модели, при которой за высоту в табл. 86, 87 прини- мается H1, при Р ≥ 50 мм за высоту принимать Н.

Рис. 198. Схема для определения расстояния между

моделью и стенками опок при вертикальной заливке

Расстояние между двумя моделями, формуемыми в одной опоке, при- нимается равным:

-при формовке в опоках с размерами 400×500 мм – 0,8-1,0 А;

-при формовке в опоках с размерами 700×800 мм – 1,1-1,2 А;

-при формовке в опоках с размерами 1200×900 мм – 1,3-1,5 А;

-при формовке в опоках с размерами 1200×1600, 1600×2000, 1600×2500 мм – 2,0-2,5 А.

317

Таблица 86

Расстояние моделей от стенки и ребер опок при ручной формовке, мм

318

Таблица 87

Расстояние моделей от стенки и ребер опок при машинной формовке, мм

319

Формы высотой более 1 м необходимо устанавливать в яму-кессон и дополнительно забивать формовочной смесью.

Расстояние между смежными моделями по мере увеличения высоты и протяженности сопрягаемых поверхностей необходимо увеличивать, особен- но в верхних полуформах, в целях удержания на весу выступающих болванов, образующихся между моделями.

Для изготовления форм могут использоваться цельнолитые опоки из стали, чугуна и легких цветных сплавов, сварные из проката и литых сталь- ных элементов и сборные из стальных и чугунных элементов.

Загрузка собранных форм, расчет груза. После изготовления полуформ осуществляют сборку формы и ее крепление. Крепление может производить- ся за счет наложения груза на верхнюю полуформу или применения специ- альных скоб. Для определения массы груза или расчета прочности скоб необ- ходимо знать усилия, действующие на верхнюю полуформу.

При заливке форм без стержней, например, типа плиты (рис. 199), воз- никающее от действия усилие на верхнюю полуформу (Рф) можно определить

из уравнения

Рф = Н × F × ρМе × q ,

где Н – высота столба металла от уровня в чаше до поверхности приложения силы, м; F – горизонтальная проекция поверхности приложения силы, м2; ρМе – плотность металла, кг/м3; q – ускорение свободного падения, м/с2.

Рис. 199.

Для определения усилия Ррасч, которое должно выдержать крепление опок за счет скоб или груза, из Рф необходимо вычесть усилие, создаваемое верхней полуформой, т.е.

Ррасч = q × (Н × F × ρМе − Q),

где Q – масса верхней полуформы, кг.

Масса груза М, необходимого для крепления полуформ, определится

как

320