4. Материалы и технологическая оснастка для получения отливок

4.1. Приготовление литейных сплавов

Сплавы для производства отливок получают непосредст­венно в литейных цехах, где для этого имеются плавильные агрегаты: электродуговые, индукционные и электрические печи сопротивления.

Сталь литейную и чугун производят в электродуговых и индукционных печах. Цветные сплавы переплавляют в индук­ционных печах, а легкоплавкие — и в печах сопротивления. Некоторые чугунолитейные цехи оснащены вагранками, в ко­торых плавка идет за счет сжигания кокса и газа.

Сплавы получают путем расплавления исходных материа­лов и доведения химического состава расплава до требуемо­го. При этом используют передельный доменный чугун, ме­таллический лом, чистые металлы (медь, никель, хром, алю­миний, магний, титан и др.), ферросплавы (феррохром, фер­ромарганец, ферросилиций, феррованадий и т. п.), флюсы. Химико-металлургические процессы плавки достаточно под­робно рассмотрены в литературе [4].

Готовый и очищенный от шлака сплав из плавильного аг­регата выпускают в ковш. Ковш мостовым краном передают на участок заливки форм. В литейных цехах используют поворотные (чайниковые) ковши, а для стали — стопорные. В стопорных ковшах металл вытекает через отверстие в ниж­ней части ковша, закрываемое стопором. Температура ме­талла в ковше обычно на 50—200 °С выше температуры плав­ления. Вместимость ковшей обычно равна вместимости пла­вильного агрегата (до 50 т), поэтому из одного ковша зали­вают целую серию заранее собранных литейных форм. За­полняют формы путем перемещения ковша по участку залив­ки. В поточных линиях массового производства, наоборот, формы подаются транспортером на пост заливки.

4.2. Формовочные материалы

К формовочным материалам относят формовочные и стержневые смеси, а также вспомогательные материалы (ог­неупорные краски, замазки, клеи и т. п.).

Формовочные и стержневые смеси состоят из огнеупорной основы (кварцевый песок, магнезит, хромомагнезит и др.) и связующих веществ.

Связующие материалы предназначены для соединения основных компонентов смеси и достижения необходимой проч­ности формы. В качестве связующего в формовочных смесях используют глину (8—15%) с добавкой воды (3—8%). Чем больше содержание глины, тем выше прочность формовочной смеси, но хуже газопроницаемость. Смеси с большим содер­жанием глины применяют для крупных толстостенных отли­вок. Для повышения газопроницаемости и предотвращения пригара в смеси вводят специальные добавки (древесные опилки, каменноугольную пыль, торфяную крошку, мазут). Песчано-глинистые смеси используют повторно с добавкой свежих материалов.

В последнее время широко применяют формовочные ма­териалы с крепителем на основе жидкого стекла (Na₂SiO₃), которое при продувке формы углекислым газом затвердевает. Такие формы имеют высокую прочность. Повторное использо­вание жидкостекольных смесей затруднено.

Стержневые смеси приготавливают из малоглинистого кварцевого песка и связующего вещества (2—4%). Связую­щие могут быть органическими (олифа, патока, сульфитная барда, декстрин, каменноугольный пек, битум, канифоль и т. д.) и неорганическими (жидкое стекло, синтетические тер­мореактивные смолы). Органические связующие придают стержню необходимую прочность после сушки при темпера­туре 150—250 °С. Затвердевание неорганических связующих осуществляют в ящиках за счет кратковременного нагрева или введения отвердителей и катализаторов. Стержневые связующие материалы должны легко разрушаться после теплового воздействия расплавленным металлом, иначе трудно освобождать полости отливок от стержней.

Приготовление формовочных и стержневых смесей произ­водят путем размола, просеивания компонентов с последую­щим смешиванием в бегунах, шнековых смесителях. На уча­сток формовки их подают транспортерами.