5 Изготовление отливок в песчаных формах

5.1 Сущность литья в песчаные формы

Литье в песчаные формы в настоящее время является универсальным и самым распространенным способом изготовления отливок. Этим способом изготовляют раз­нообразные по сложности отливки любых массы и размеров из сталей, чугунов и сплавов цветных металлов.

Сущность литья в песчаные формы за­ключается в изготовлении отливок сво­бодной заливкой расплавленного металла в разовую разъемную и толстостенную литейную форму, изготовленную из фор­мовочной смеси по многократно исполь­зуемым модельным комплектам (деревян­ным или металлическим), с последующим затвердеванием залитого металла, охлаж­дением отливки в форме, извлечением ее из формы с последующей отделкой.

Отличительными особенностями спо­соба являются малые теплопроводность, теплоемкость и плотность песчаной фор­мы, что позволяет получать отливки с ма­лой толщиной стенки (2,5...5 мм).

Невы­сокая интенсивность охлаждения расплава в форме приводит к снижению скорости затвердевания отливки, укрупнению структуры и к появлению в массивных узлах усадочных раковин и пористости; сравнительно низкая огнеупорность мате­риала способствует развитию на поверх­ности контакта форма – отливка физико-химических процессов, которые могут приводить к появлению пригара в поверх­ностном слое отливки.

Рис. 5.1 – Схема технологического процесса получения отливок

в песчаных формах

Для изготовления отливок используют сырые, сухие и подсушенные песчаные формы; химически твердеющие формы, изготовленные из специальных самотвер­деющих смесей; формы, изготовленные по газифицируемым моделям; формы, изготовленные из песчано-смоляных смесей по металлической нагреваемой оснастке и др.

Технологический процесс изготовле­ния отливок состоит из ряда основных и вспомогательных операций, выполняемых в определенной последовательности (рис. 5.1). Для изготовления литейных форм используются модельный комплект, формовочные и стержневые смеси и дру­гие материалы и оборудование.

5.2 Модельный комплект

Модельный комплект – это совокуп­ность технологической оснастки и приспо­соблений, необходимых для образования в форме полости, соответствующей контурам отливки. В модельный комплект включают модели, модельные плиты, стержневые ящики и другие приспособления.

Рис. 5.2 – Литейная модель (а), модельная плита (б) и стержневой ящик (в) для корпуса вентиля: 1 – центрирующие шипы; 2 – стержневые знаки; 3 – центрирующие штыри; 4 – металлическая плита; 5 – модели отливок; 6 – модели элементов литниковой системы

Литейная модель (рис. 5.2, а) – при­способление, с помощью которого в ли­тейной форме получают полость с формой и размерами, близкими к конфигурации получаемой отливки. Модели бывают не­разъемные, с отъемными частями и др.

Модельная плита (рис. 5.2, б) – метал­лическая плита с закрепленными на ней моделями и элементами литниковой системы. Ее применяют, как правило, при машинной формовке.

Стержневой ящик (рис. 5.2, в) – при­способление, служащее для изготовления стержней. Стержневые ящики бывают цельные, разъемные, вытряхные и др.

Исходным документом для разработки чертежа модельно-литейных указаний является чертеж детали (рис. 5.3, а), на котором указаны разъем модели и формы, положение отливки в форме при разливке, припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, число стержней, размеры стержневых знаков, границы стержней и т.п. Оформление чертежей элементов литейной формы и отливки осуществляется по ГОСТ 3.1125-88.

Поверхность разъема модели и формы должна обеспечивать свободное извлече­ние модели из формы при минимальном числе стержней и отъемных частей. При этом обрабатываемые поверхности отлив­ки должны находиться преимущественно в нижней полуформе, что гарантирует по­лучение плотной обрабатываемой части отливки.

Рис. 5.3 – Чертежи детали (а) и элементов литейной формы (б) для корпуса вентиля: 1 – припуск на механическую обработку; 2 – стержневые знаки; 3 – стержни; 4 – формовочные уклоны; 5 – сопряжения стенок;

На чертеже поверхность разъема модели и формы обозначают линией МФ и стрелками направления верха В и низа Н (рис. 5.3, б).

Припуск на механическую обработку 1 – это слой металла, удаляемый в процессе механической обработки отливки с ее об­рабатываемых поверхностей для обеспе­чения заданной геометрической точности и качества поверхностного слоя детали. На чертеж припуск на механическую об­работку наносят сплошной тонкой линией. Перед знаками обработки цифрами указы­вают величину припуска в соответствии с ГОСТ 26645- 85.

Формовочные уклоны 4 служат для удобства извлечения модели из формы без ее разрушения и для свободного удаления стержня из стержневого ящика. Уклоны выполняют в направлении извлечения мо­дели из формы. Величину формовочных уклонов выбирают по ГОСТ 3212-92 и указывают в чертеже.

Сопряжения стенок 5 в отливках вы­полняют скруглениями для облегчения извлечения модели из формы, предотвра­щения появления трещин и усадочных раковин в отливках.

Для получения отливки с заданными размерами ее модель должна быть больше отливки на величину усадки. Поэтому в чертеже литейно-модельных указаний показывают величину усадки в процентах.

При разработке чертежа элементов литейной формы обозначают все стержни 3, форму и размеры стержневых знаков 2, границы стержней, указывают плоскости набивки стержней, каналы для сбора газов и места их вывода из стержня.

Конфигурация стержневых знаков и их размеры должны обеспечивать легкую установку стержней в форму и их устой­чивость. С этой целью предусматривают специальные замки. Размеры стержневых знаков назначают по ГОСТ 3212-92 с уче­том размеров стержня, способа формовки и его положения в форме.

Модели и стержневые ящики для еди­ничного и серийного производства изго­товляют деревянными, а для массового производства – из чугуна, алюминиевых сплавов, пластмассы.

Металлические модели, модельные плиты и стержневые ящики изготовляют из литых заготовок, полученных литьем в песчаные формы по деревянным моделям. Заготовки затем обрабатывают на универ­сальных, токарных, фрезерных, шлифовальных, сверлильных и других станках. После обработки модели монтируют на заранее подготовленных плитах.

Металлические модельные плиты и стержневые ящики используют в массо­вом и крупносерийном производствах. Они более долговечны, точны, имеют ма­лую шероховатость поверхности и не де­формируются при хранении. Изготовление литейных форм с применением металли­ческих модельных плит и стержневых ящиков обеспечивает большую точность и хорошее качество поверхности отливок.