Национальный Исследовательский Технологический Университет

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ

Кафедра ТЛП

Лабораторная работа №17

Литье в оболочные формы

Выполнил студент

Института МЭК

Группы МЧ-08-2

Юлдашев Ж.Б.

Преподаватель

Коль О.А.

г. Москва2011

Общие сведения

Оболочковые формы изготовляют следующим образом. На горячую металлическую подмодельную плиту с моделью насыпают песчано-смоляную смесь, под действием теплоты смола плавится и смесь плотно облегает модель и плиту. После небольшой выдержки образуется полутвердая оболочка. Излишек смеси ссыпают, а плиту и модель с оболочкой помещают в печь для окончательного твердения оболочки. После извлечения из печи оболочки полуформы снимают с модельной плиты и собирают. При необходимости в них устанавливают стержни, которые изготовляют аналогичным способом. Собранные оболочки помещают в опоки, пространство между стенками опоки и оболочки засыпают чугунной дробью или песком. После этого формы подают на заливку.

Литье в оболочковые песчано-смоляные формы имеет ряд преимуществ перед литьем в песчаные формы. Твердение смеси -непосредственно на модели или в стержневом ящике обеспечивает высокую точность размеров форм и стержней. Применение мелкозернистых песков дает возможность получать формы с чистой и гладкой поверхностью. Изготовляемые отливки имеют 4—12-й класс точности размеров и масс по ГОСТ 26645—85 и шероховатость поверхности Rz = 40-20 мкм (ГОСТ 2789—73). Оболочковые формы и стержни не гигроскопичны, имеют высокую газопроницаемость и прочность на разрыв 1,5—4,5 МПа. Они начинают разрушаться (гореть) только при нагреве выше 450 °С. Это обеспечивает минимальное количество дефектов в отливках вследствие засоров и разрушения форм. С другой стороны, выгорание смолы при более высоких температурах обеспечивает свободную усадку отливок и легкую выбивку их из форм. Расход формовочных смесей на оболочковые формы в 8—10 раз меньше, чем на песчаные формы. Технологический процесс легко поддается механизации и автоматизации.

{Оболочковые песчано-смоляные формы нашли широкое применение — в них изготовляют сложные тонкостенные отливки из чугуна, стали, алюминиевых и магниевых сплавов массой до 100 кг, например коленчатые валы автомобильных двигателей из высокопрочного чугуна, чугунные ребристые цилиндры для мотоциклетных двигателей, различные сложные по конфигурации стальные отливки и др.

Формовочную смесь изготовляют из мелкозернистых кварцевых песков (1К016, 1К01, 2К016, 2К01). качестве связующего используют пульвербакелит — порошкообразную фенолоформальдегидную смолу с добавкой 10—12 % технического уротропина (гексаметилентетрамина) для обеспечения твердения смолы. При нагреве пульвербакелит размягчается (60—70 °С), затем переходит в жидкое клейкое состояние (110—130 °С). При дальнейшем нагреве (до 260 °С) смола необратимо затвердевает, приобретая высокую механическую прочность.

Сухой кварцевый песок и пульвербакелит при перемешивании расслаиваются, выделяют пыль, что не дает возможности получить качественную, однородную по составу формовочную смесь, в которой каждое зерно песка было бы покрыто равномерным слоем пульвербакелита. Поэтому применяют плакированные смеси, в которых каждое зерно песка покрыто тонкой пленкой смолы, прочно удерживающейся на его поверхности.

На практике используют холодное и горячее плакирование. Холодное плакирование можно осуществлять двумя способами. При первом способе в чашу работающих бегунов загружают песок и вводят 2—3 % по массе жидкой, хорошо смачивающей песок добавки, например, ацетона, фурфурола, этилового или изопропилового спирта. Как только добавка равномерно распределится в песке, в него вводят 3—7 % по массе пульвербакелита, который в течение 2—3 мин растворяется в жидкой добавке на поверхности зерен песка, обволакивая их тонкой пленкой. При дальнейшем перемешивании в течение 5—10 мин растворяющая добавка испаряется.

При втором способе 2 мае. ч. пульвербакелита растворяют в 1 мае. ч. ацетона или технического спирта. Полученный раствор вводят в песок, перемешиваемый в бегунах. Количество раствора определяется из расчета, что в готовой смеси должно быть 3— 7 % по массе смолы. При перемешивании в течение 2—3 мин раствор равномерно распределяется по поверхности зерен песка.

соты насыпают песчано-смоляную смесь 3. На бункер устанавливают модельную плиту }, нагретую до 270 °С, и закрепляют ее зажимами. После поворота бункера на 180 °С смесь насыпается на модельную плиту. Через 15—25 с выдержки на модели и модельной плите образуется размягченный слой смеси толщиной 6- 8 мм. Бункер возвращают в исходное положение. Оболочка 4 остается на плите, а излишняя смесь ссыпается в бункер. Затем модельную плиту с оболочкой отсоединяют от бункера, поворачивают ее на 180 °С и ставят в печь. Через 40—60 с выдержки в печи при 260—270 °С оболочка твердеет и упрочняется, приобретая при этом темно-коричневый цвет. Плиту с оболочкой и помещают в съемное приспособление

Р ис. 31. Приспособление для изготовления оболочковых полуформ:

1— подмодельная плита; 2 — модель; 3 — оболочковая полуформа; 4 — толкатель- 5 —

бурт; 6 — штырь; .7 — плита; 8 — пружина

В течение последующих 10—15 мин перемешивания растворитель испаряется и зерна плакируются пленкой смолы. Более длительное перемешивание не допускается, так как свойства смеси ухудшаются. Готовую смесь просеивают через сито 025.

При горячем плакировании пульвербакелит смешивают в бегунах в течение 2—3 мин с песком, подогретым до 130 °С. Смола плавится и растекается по поверхности зерен песка. Далее смесь перегружают в бегуны с водоохлаждаемым дном, в которых она перемешивается до полного затвердевания пленок смолы на поверхности зерен песка.

Для изготовления оболочковых полуформ применяют чугунные модельные плиты (рис. 31). В качестве разделительной смазки используют 4—5 %-ный раствор синтетического кремнийорганического термостойкого каучука (СКТ) в уайтспирите (тяжелом бензине) или этилполисилоксане (силиконовая жидкость № 5) Температура разложения СКТ 300 °С, а силиконовой жидкости. 250 С. Смазку наносят на поверхность моделей и плит, нагретых до 280 С.

Изготовление оболочковой полуформы с помощью опрокидыва¬ющегося бункера показано на рис. 32. В бункер 2 на 1/3 его вы-

Р ис. 32. Изготовление оболочковой полуформы на установке с опрокидывающимся бункером

вынимают из печи (см. рис. 31). Специальный стол давит на плиту 7, толкатели 4, преодолевая сопротивление пружин 8, снимают оболочку 3 с модели 2.

Оболочковые стержни из песчано-смоляной смеси изготовляют по аналогичной технологии.

Сборку оболочковой формы (рис. 33) ведут в такой последовательности. В охлажденную оболочковую полуформу2устанавливают оболочковый стержень 3. В углубления 6 оболочки наносят тонкий слой клея толщиной 0,1—0,2 мм. По центрирующим выступам 8 и углублениям 5 накладывают вторую, горячую оболочковую полуформу 9, прижимают ее к первой полуформе и выдерживают в таком положении 5—10 с до затвердевания клея.Полуформы склеивают клеем следующего состава, %: 40 мочевиноформальдегидной термореактивной смолы МФ-17, 58,5 пылевидного кварца и 1,5 хлористого аммония. Для его приготовления в полиэтиленовый стакан наливают смолу и при непрерывном перемешивании в нее высыпают сначала пылевидный кварц, а затем хлористый аммоний. Склеенные оболочки устанавливают в опоки 7. Пространство 4 между стенкой опоки и склеенными оболочками заполняют чугунной дробью или песком. Для лучшего уплотнения во время засыпки по опоке слегка ударяют молотком. Литниковую воронку / при этом закрывают крышкой, чтобы исключить попадание дроби или песка в полость формы. Формы заливают чугуном, сталью или другим сплавом. Охлажденные отливки удаляют из форм и освобождают от остатков перегоревшей оболочки. Чугунную дробь перед последующим использованием очищают отсеиванием использованного песка на сите. Оборудование, инструмент и материалы

Смешивающие бегуны, смешивающие бегуны с водоохлаждаемым дном, сито 025, чугунные подмодельные плиты с моделями и стержневые ящики, струбцины для скрепления стержневых ящиков, установка с опрокидывающимся бункером, муфельная печь с потенциометром для автоматического поддержания температуры, термометр со шкалой до 200 °С; приспособление для съема оболочковых полуформ с модельной плиты, опоки, кисть, пульверизатор, молоток, клещи, мелкозернистые формовочные пески (1К016, 1К01, 2К016, 2К01), пылевидный кварц, чугунная дробь, пульвербакелит, ацетон, фурфурол, этиловый и изопропиловый спирт, синтетический кремнийорганический