Лекция 3 Изготовление отливок специальными способами литья
Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах не удовлетворяет требованиям современной техники. Поэтому быстрыми темпами развиваются специальные способы литья, позволяющие получать отливки повышенной точности с малой шероховатостью, минимальными припусками на механическую обработку.
Литье в оболочковые формы
Этот способ является разновидностью литья в разовые песчаные формы. Сущность процесса заключается в том, что форма состоит из смеси мелкозернистого кварцевого песка (92 – 97%) и порошка фенолоформальдегидной (бакелитовой) термореактивной смолы (3 – 8%). Особенностью этой смеси является ее способность при нагреве до 100 – 120°С плавиться, а при дальнейшем нагреве свыше 160 °С необратимо затвердевать (полимеризоваться) и образовывать тонкую (6–12 мм), прочную, газопроницаемую оболочку (корку). Кроме того, в смесь в небольшом количестве вводят увлажнитель (керосин, глицерин) и до 1,5 % растворителя (ацетон, фурфурол, этиловый спирт). Для лучшего съема оболочки с модельной плиты применяют разделительный состав — кремнийорганическую жидкость на основе силиконового каучука, которым опрыскивают модельную плиту перед засыпкой ее смесью.
Техпроцесс изготовления оболочковых литейных бункерным способом:
– изготовляется металлическая модель 4 с учетом того, что модель в процессе формовки нагревается;
– нагретая до 250°С модель закрепляется на бункере 1 скобами 3 и поворачивается на 180°С; формовочная смесь попадает на нагретую модель;
– смола плавится и склеивает частички песка, образуя пока еще рыхлую (полусырую) корочку; толщина оболочки регулируется временем выдержки за 15 – 20 с образованием корки толщиной 8 – 12мм. Бункер возвращается в исходное положение, лишняя формовочная смесь ссыпается вниз, а модель с оболочкой помещается на 2 – 3 мин в печь, где при температуре 250 – 300°С происходит окончательное спекание оболочки. Твердая оболочка снимается с модели с помощью выталкивателей. Аналогично получают вторую полуформу, полуформы собирают и прочно скрепляют между собой засыпкой песком или металлической дробью в металлических ящиках, либо склеивают, либо скрепляют зажимами, для получения при литье в оболочковые формы в отливках отверстий или внутренних полостей в данную форму при сборке устанавливают обычные или оболочковые стержни и подают под заливку. Для извлечения отливки после затвердевания сплава форму разрушают.
Преимущества:
твердение смеси непосредственно на модели обеспечивает высокую точность размеров отливок,
применение мелкозернистых песков дает возможность получать формы с чистой и гладкой поверхностью. Припуски составляют 0.5-1.5 мм.
малая шероховатость поверхностей,
снижение расхода формовочных материалов (в 20-30 раз),
высокая прочность (150-450 МПа) оболочек позволяет изготавливать формы тонкостенными,
снижение объема механической обработки,
возможность механизации и автоматизации труда,
высокая производительность формовки (до 500 оболочек в час),
высокая газопроницаемость оболочек (поскольку нет глины), что существенно снижает брак по газовым пузырям и раковинам,
Недостатки метода:
высокая токсичность выделяющихся при горении смолы газов и возможность поверхностного насыщения углеродом отливок из низкоуглеродистых и нержавеющих сталей,
ограниченная масса отливок (до 300 кг, наиболее экономично до 50 – 80 кг)
большая стоимость формовочных материалов за счет высокой стоимости смолы,
длительность цикла
Область применения. В оболочковых формах изготавливают сложные тонкостенные отливки из черных и цветных металлов массой 0,2…300 кг с толщиной стенки 3…15 мм для приборов, автомобилей, металлорежущих станков - ребристые цилиндры, коленчатые валы и т.д. Способ применяют для стальных и алюминиевых отливок простой конфигурации без внутренних полостей в серийном производстве. Способ обеспечивает получение шероховатости поверхности Rz =80...40 мкм, и точность - 12...14 квалитет.