Глава XV

СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЛИТЬЯ

Формы, изготовляемые из формовочных смесей, имеют ряд недостатков. Формы служат для получения только одной отливки, после чего разрушаются; отливки, получаемые в них, имеют малую точность и большой припуск на механическую обработку. Развитие массового производства, требующего большого количества однотипных отливок, заставило искать новые пути изготовления литых деталей, устраняющие недостатки старой технологии производства отливок.

К прогрессивной технологии литейного производства относятся специаль­ные методы литья: литье в металлические формы, литье под давлением, цен­тробежное литье и литье точных отливок по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы и др. .

§ 99. Литье в металлические формы

1Лтъем в металлические формы называется процесс изготовления фасон­ных отливок в формах, изготовленных из чугуна, стали или других сплавов. При этом способе заполнение формы металлом и затвердевание отливки про­текают под действием силы тяжести.

Метод литья в металлические формы имеет ряд преимуществ перед литьем в песчаные формы: металлическая форма выдерживает большое количество заливок (от нескольких сот до десятков тысяч) в зависимости от сплава, зали­ваемого в форму; при заливке легкоплавкими сплавами формы выдерживают значительно больше заливок, чем при заливке тугоплавкими сплавами.

Отливки, залитые в металлические формы, имеют большую точность размеров и лучшую чистоту поверхности, чем при литье в песчаные формы, и требуют меньшего припуска на механическую обработку. Структура металла получается более мелкозернистой, вследствие чего повышаются его механические свойства; кроме того, устраняется необходимость в фор­мовочном землеприготовительном хозяйстве, улучшаются технико-эконо­мические показатели производства и санитарно-гигиенические условия труда. Литье в металлические формы имеет и свои недостатки, к ним относятся боль­шая стоимость изготовления формы, повышенная теплопроводность формы, что может привести к пониженной заполняемости форм металлом вследствие быстрой потери жидкотекучести, частое получение поверхностного отбела у чугунных отливок, что затрудняет их механическую обработку.

Метод литья в металлические формы применяют для изготовления фасон­ных отливок из различных сплавов стали, чугуна, меди, алюминия, магния и др.

Конструкции металлических форм чрезвычайно разнообразны.

Металлические формы для простых отливок изготовляют из двух частей, соответствующих верхней и нижней опокам при литье в песчаные формы. Для сложных отливок форму изготовляют из нескольких разъемных частей; каждая из них образует часть отливки; поверхность разъема форм опреде­ляется конструкцией отливки.

Для получения внутренней полости отливки применяют песчаные и металлические стержни. Для отливок из легкоплавких сплавов преимуще­ственно применяют металлические стержни, а для чугунных и стальных отливок — песчаные.

Алюминиевые поршни отливают с металлическим стержнем, форма для которого показана на фиг. 88.

Корпус формы состоит из трех частей 1, 2 и 3. Литниковая система 4 расположена в плоскости разъема. Для обеспечения плавности заполнения

формы металлом литниковой системе придается специальная форма. Вну­треннюю полость отливки образует металлический стержень. Для удобства выемки металлического стержня из отливки его делают разъемным (из не­скольких частей). На фиг. 89 показан металлический стержень из трех ча­стей. После заливки и затвердевания сплава сначала вынимают центровую конусообразную часть /, а затем боковые части 2 и 3.

Фиг. 88. Форма для отливки поршня

. Фиг. 89. Разъемный металлический стержень

Форма для чугунной отливки корпуса амортизатора показана на фиг. 90 (отливается с песчаным стержнем). Корпус формы состоит из двух частей / и 2, в которых симметрично размещены две рабочие полости 3 для двух отливок. Литниковая система 4 расположена в середине. Форма выполнена с ребрами жесткости 5 (фиг. 90, б) в целях предупреждения коробления. При закрывании двух половин центрирование

о существляется штырями 6 (фиг. 90, а). Для крепления формы на станке имеются приливы 7 с просверлен­ными отверстиями для кре­пежных болтов. Песчаный стержень 8 устанавливается

.

Фиг. 90 Металлическая форма с песчаным стержнем для получения чугунной отливки

знаковой частью 9 в соответствующих углублениях формы. Газ из формы отводится через выпор 10 и газовые каналы, расположенные вдоль разъема формы и в специальных пробках. Газовые каналы обычно изготовляют глу­биной 0,2—0,5 мм. Для выталкивания отливок из формы служат толкатели. Толкатели обычно изготовляют из цилиндрического прутка. Эти прутки проходят через отверстия //в стенке формы. Когда форма закрыта, концы толкателей находятся заподлицо с гнездом формы; при открывании формы они выступают из нее и выталкивают отливку.

Материалом для металлических форм в большинстве случаев служат серые чугуны и сталь.

Технология литья в металлические формы имеет ряд специфических особенностей. В целях получения качественной отливки и удлинения срока службы формы последнюю в процессе работы поддерживают в нагретом со­стоянии и покрывают огне­упорной облицовкой и краской Рабочая температура формы зависит от заливае­мого сплава и находится обычно в пределах 100— 300°.Облицовочные смеси изготовляют из одного или двух огнеупорных мате­риалов: кварцевой муки, молотого шамота, графита, огнеупорной глины, мелаталька и др. и связующего материала (жидкое стекло, сульфитный щелок, патока и т. д.). Формы покрывают облицовочным слоем 0,1 — 2,0 мм 1—2 раза в смену. Краски изготовляют из материалов, выделяющих газ в период заливки фор­мы металлом. Наиболее часто применяют ацетиленовую копоть мазут керосин, растительное масло, и др. Формы покрывают краской после каждой заливки.

Составы сплавов и стали для литья в металлические формы мало отличаются от сплавов, заливаемых в песчаную форму.

В массовом и серийном производстве применяют специальные литей­ные машины. Конструкция машин для литья в металлические формы зна­чительно видоизменяется в зависимости от характера производства литья, размеров и степени сложности изготовляемых на них отливок.

На машинах механизированы следующие технологические процессы литья: открывание и закрывание форм, выемка отливок, установка и выемка стержней, выбивка отливок из формы.

Фиг. 91 Пневматический станок для литья в металли­ческие формы

Фиг. 92 Схема технологии отливки поршня на заводе автомате

/ — транспортер для загрузки чушек алюминиевых сплавов; 2 за­грузочная площадка; 3 — плавильный агрегат; 4 — дотирующее уст­ройство; 5 — Литейная машина с шестью металлическими формами; 6— механическая рука, / — перегрузочные устройства, 8— фрезер­ный станок Для обрезки литников; 9 — склиз; 10 — конвейер отпуск­ной печи. // — отпускная печь; /2 — конвейер для охлаждения порш­ней воздухом до температуры цеха;13 — склиз для подачи поршней к прессу Бринеля; 14 пресс Брииеля; /5 — склиз для подачи поршней в бункер на хранение; 16 - буккер, 17 — 19 — транспор­теры для подачи литников и отходов на загрузочною площадку; 20—25 — металлические формы

В серийном производстве широко применяют пневматический станок (фиг. 91). Половину формы / крепят неподвижно к станине станка, вторая половина формы 2 установлена на каретке, перемещающейся штоком пневма­тического цилиндра 3 Отливки удаляются из формы автоматически толка­телями. Производительность станка—20 отливок в час.

В массовом производстве широко применяют машины-полуавтоматы карусельного типа.

Еще более совершенным процесс литья в металлические формы является в том случае, когда все операции процесса совершаются автоматически.

В СССР построен первый в мире завод-автомат, где технология производ­ства деталей автоматизирована, начиная с расплавления металла, включая заливку формы, выбивку отливки, механическую обработку детали и кончая упаковкой готового изделия. На фиг. 92 показана схема технологического процесса по производству поршней.

Чугунные отливки, рабочая поверхность которых должна иметь высокое сопротивление износу (прокатные валки, чугунные железно" дорожные колеса, некоторые части дробилок и т. д.), изготовляют с отбеленной поверхностью. Такие отливки имеют на поверхности угле­ род в связанном состоянии (Fe_sC) и струк­- туру белого чугуна, переходящую в глубоких слоях отливки в перлитную; так, например, в вагонных колесах белый чугун расположен по поверхности катания колеса лишь на глубине 10—20 мм, а далее, по мере приближения к оси колеса, белый чугун переходит в перлит-­ ный. Это достигается путем устройства комби-­ нированной формы, которая делается металли- Фиг. 93. Формы для отливок с отбеленной . поверхностью для отливки прокатных валков.

ческой в той части, где в отливке необходимо вызывать поверхностный отбел, в остальных же

частях — песчаной. Примеры таких форм для получения чугунной отливки прокатного валика представлены на фиг. 93. Рабочая поверхность отливки / в том и другом случае ограничивается металлической формой, остальные же части отливки, не нуждающиеся в от-беле, — верхней и нижней опоками 2 и 3, набитыми песчаной формовочной смесью.