3.2. Специальные методы литья

К специальным способам литья относится литье:

• в оболочковые формы;

• в кокиль;

• по выплавляемым моделям;

• под давлением;

• центробежное литье;

• электрошлаковое литье;

• непрерывное литье и др.

3.2.1 Литье отливок в оболочковые формы

Сущность процесса:Расплав заполняет тонкостенную (толщиной 6-10 мм) форму, изготовленную из песчано-смоляной формовочной смеси с термопластичными и термореактивными связующими смолами.

Обрабатываемые материалы:Чугуны, углеродистые и легированные стали, алюминиевые, медные, магниевые, цинковые сплавы.

Характеристика отливок: Способ позволяет получать сложные тонкостенные отливки массой до 300кг, точные по размерам и с чистой поверхностью.

Оборудование: Для изготовления оболочковых полуформ в литейных цехах крупносерийного и массового производства используются четырехпозиционные машины-автоматы.

Технологический процесс литья в оболочковые формы

Оболочковые полуформы получают на модельных плитах нагретых до 200-250⁰С. На поворотный бункер устанавливают горячую подмодельную плиту, укрепляют ее и затем поворачивают бункер на 180° . Песчано-смоляная смесь (кварцевый песок, фенолформальдегидная смола и уротропин) высыпается на плиту. Под действием теплоты модельной плиты слой смеси, прилегающий к ней за 5-25 сек. нагревается до температуры плавления смеси на глубину 6-10 мм. Зерна смеси оказываются склеенными смолой. После возвращения бункера в исходное положение модельную плиту вместе с оболочкой помещают в печь, где она при 300-350⁰С необратимо затвердевает за 50-60 сек.Прочную оболочковую форму снимают с модельной плиты с помощью выталкивателей. При сборке в одну половину формы устанавливают стержни и накладывают вторую половину формы. Полуформы скрепляют, склеивают. Перед заливкой оболочковые формы засыпают с внешней стороны песком или дробью, чтобы предохранить тонкостенную форму от разрушения под тяжестью металла.

Недостатки литья в оболочковые формы:

• использование дорогостоящего связующего материала;

• ограничение размеров форм ввиду снижения жесткости и коробления;

• возможность насыщения металла в поверхностных зонах углеродом, что делает нежелательным использование таких форм при производстве отливок из низкоуглеродистых сталей.

3.2.2 Литье по выплавляемым моделям

Сущность процессазаключается в использовании точной неразъемной модели, по которой из жидких формовочных смесей изготавливается неразъемная керамическая форма; перед заливкой расплава модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием, растворением или испарением.

Обрабатываемые материалы:углеродистые и легированные стали, медные и алюминиевые сплавы, чугуны.

Характеристика отливок: Способ позволяет получать отливки массой от нескольких граммов до 300 кг, как простой, так и сложной конфигурации. Отливки могут быть получены с минимальной толщиной стенки 0,6 мм, если протяженность этой стенки не превышает 5- 6 мм. наиболее часто толщина стенок отливок составляет 2- 5 мм, протяженность 20-100 мм и более.

Отливки отличаются высокой точностью 9-11 квалитет и низкой шероховатостью поверхности R_z=40-10 мкм, а в отдельных случаях R_a=2,5.

Технологический процесс литья по выплавляемым моделям

Модель изготовляют в разъемной пресс-форме (металлической или пластмассовой). Для этого расплавленный легкоплавкий сплав из печи (50% парафина и 50% стеарина) заливают под небольшим давлением в пресс-форму. При этом получают легкоплавкую модель точных размеров. После затвердевания легкоплавкую модель вынимают из пресс-формы, собирают в блоки и погружают в огнеупорную суспензию, состоящую из 30% гидролизованного раствора этилсиликата и 70% кварцевой муки. Затем блок моделей посыпают сухим песком и сушат на воздухе. Повторяя эти операции несколько раз получают форму толщиной 5-8 мм.После этого модель выплавляется из формы с помощью горячего воздуха при 120-150°С или горячей водой. Готовую форму прокаливают до температуры 850-900°С, при этом остатки легкоплавкого сплава выгорают. Форма при этом превращается в прочную керамическую оболочку. Затем форму заливают расплавленным сплавом. После затвердевания металла керамическую корку отбивают.

Рациональная область использования.Способ применяют для производства мелких сложных отливок во многих отраслях машиностроения. Например, получают детали турбины лопаток из жаропрочных сплавов, колеса насосов из коррозионностойких сплавов, детали турбомашины и др. Особенно экономически эффективно применение способа в массовом и серийном производстве мелких деталей из труднообрабатываемых резанием сплавов.