Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВКИ В РАЗОВОЙ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВКИ В РАЗОВОЙ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: получить практический навык в изготовлении отливки, изучить устройство литейной формы, назначение модельного комплекта, применяемые формовочные материалы и инструмент; познакомиться с основными операциями технологического процесса.

2. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением заготовок или деталей путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). После затвердевания металла в форме получается отливка (литая деталь или заготовка).

Большая часть отливок изготавливается литьём в песчаные формы. Упрощённая схема технологического процесса получения отливок в песчаных формах представлена на рисунке 1.

Рисунок 1Схема технологического процесса получения отливок

в песчаных формах

Литейная форма – это система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. Литейная разовая песчаная форма в большинстве случаев состоит из двух полуформ – верхней и нижней, которые изготовляют в опоках – специальных металлических рамках; литниковой системы, прибылей и, при необходимости, стержней.

Литниковая система – это система каналов и резервуаров, с помощью которых расплав подаётся в полость формы (рисунок 2). Она состоит из литниковой воронки или чаши (для удобства заливки жидкого металла и обеспечения постоянной скорости заливки), стояка (вертикального или наклонного канала для передачи металла другим элементам литниковой системы), шлакоуловителя (для задерживания шлаковых включений и подвода металла к питателям; при разливке из стопорного ковша стали, свободной от шлаков, этот канал называется горизонтальным ходом, для отливок из цветных сплавов – коллектором).

Рисунок 2Эскиз модели литниковой системы

Для питания отливки во время затвердевания служат прибыли, необходимые для предотвращения образования в отливках усадочных раковин. В некоторых случаях, например при использовании сплавов с малой объёмной усадкой или при отсутствии в отливке массивных частей прибыли можно не предусматривать.

Литейный стержень – технологический элемент, с помощью которого выполняются внутренние полости (отверстия) отливки или наружные поверхности, которые нельзя получить формой. Получают их в стержневых ящиках из стержневых смесей. Стержни изготовляют со стержневыми знаками (выступающими частями, не образующими непосредственно конфигурацию отливки). При помощи знаков стержень укрепляется и фиксируется в форме.

Формовочные материалы – это природные и искусственные материалы, используемые для изготовления формовочных и стержневых смесей.

Формовочные и стержневые смеси состоят из исходных формовочных материалов и отработанных. Они включают в себя кварцевый песок различной зернистости, связующее (формовочные глины, смолы, жидкое стекло) и различные добавки (мазут, графит, древесную муку и др.).

Формовочные смеси должны обладать хорошей формуемостью, податливостью, выбиваемостью, высокой газопроницаемостью, высокой прочностью в сухом состоянии и теплостойкостью. Для стержневых смесей предъявляются более высокие требования, чем для формовочных, так как стержень обычно работает в более тяжёлых условиях, чем форма.

В данной работе использованы формовочные и стержневые смеси следующего состава, мас.%: кварцевый песок – 8-10, огнеупорная глина – 8-12, вода – 4-6, отработанная смесь – остальное.

В качестве расплавленного металла для отливок в машиностроении используют серые, ковкие и высокопрочные чугуны, литейные стали и цветные сплавы.

Модельный комплект включает в себя:

литейную модель (рисунок 3,б), с помощью которой в форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации отливки. Литейная модель изготавливается по чертежу детали (рисунок 3,а) из дерева (единичное и мелкосерийное производство), чугуна, алюминиевых сплавов, пластмасс (крупносерийное и массовое производство) и может быть разъёмной, неразъёмной и специальной. Модель отличается от отливки размерами, наличием формовочных уклонов, облегчающих извлечение модели из формы, и знаковых частей, предназначенных для установки стержня;

модели элементов литниковой системы (для получения в форме системы каналов, подводящих жидкий металл из ковша в полость формы);

стержневые ящики (для изготовления стержней);

подмодельные плиты (формируют разъём литейной формы, на них закрепляют части модели);

контрольные и сборочные шаблоны.

При формовке используется следующий формовочный инструмент:

— трамбовка (для уплотнения формовочной смеси);

— гладилка (для исправления дефектов формы и прорезания литниковых каналов);

— формовочная линейка (для срезания излишков смеси);

— подъёмники (для извлечения моделей из формы);

— душник (для выполнения вентиляционных каналов);

— лопата (для засыпания формовочной смеси);

— деревянный молоток (для уплотнения смеси и расталкивания моделей).

Последовательность изготовления отливки в песчаной форме:

· В модельном цехе по чертежу детали (рисунок 3,а) изготовляют из древесины, пластмассы или металла модель и стержневой ящик. Для удобства изготовления литейной формы и стержня модель (рисунок 3,б) и стержневой ящик (рисунок 3,в) делают разъёмными.

· В стержневом отделении в стержневом ящике (рисунок 3,в) из стержневой смеси изготовляют стержень. Для повышения прочности стержней их сушат в сушильных печах.

· В формовочном отделении из формовочной смеси по модели изготавливают литейную форму (рисунок 4). Для этого на подмодельную плиту 1 ставят половину модели 2 и нижнюю опоку 3, засыпают смесь в опоку и уплотняют её. Опоку переворачивают, на заформованную половину модели ставят вторую её половину 4 и модель литниковой системы 5. Затем устанавливают верхнюю опоку 6, засыпают в неё формовочную смесь и уплотняют. Далее поднимают верхнюю полуформу, извлекают из обеих полуформ половинки модели, устанавливают в форму стержень и накрывают верхнюю полуформу. Форма в сборе показана на рисунке 5.

· В плавильном отделении в специальных плавильных печах расплавляют металл и заливают его в формы. После затвердевания металла в форме образуется отливка, которую извлекают, разрушая форму.

· В очистном отделении из отливок выбивают стержни, отбивают или отрезают литниковую систему, очищают отливку от пригоревшей формовочной смеси, зачищают остатки литника и, при необходимости, термически обрабатывают. После очистки и контроля отливку направляют в механический цех для обработки или на склад готовой продукции.

Рисунок 3Эскиз детали (а), модели (б) и стержневого ящика (в)

Рисунок 4Порядок изготовления литейной формы

Рисунок 5Форма в сборе

3. НЕОБХОДИМЫЕ ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

3.1. Модельный комплект, опоки.

3.2. Формовочные материалы.

3.3. Формовочный инструмент.

3.4. Материалы для выплавки сплава (силуминовый бой).

3.5. Шахтная печь, тигель для плавки металла.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

4.1. Под руководством учебного мастера выполнить необходимые операции по изготовлению разовой литейной формы и отливки

4.2. В отчёте перечислить основные операции изготовления формы и отливки, проиллюстрировав их необходимыми схемами и рисунками, привести состав формовочной смеси, охарактеризовать, что включает в себя модельный комплект и формовочный инструмент.

Читайте так же:
Автосигнализация с автозапуском тесты

5. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

5.1. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных ВУЗов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., испр. – М. Машиностроение, 2009. – 511 с.

5.2. Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для ВУЗов по машиностроительным специальностям / Г.П. Фетисов, М.Г. Кафпман, В.М. Матюнин и др. – М.: Высш. шк., 2009. – 637 с.

5.3. Сильман, Г.И. Разработка технологии изготовления отливки. Методические указания к лабораторной работе №14. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2000. – 10 с.

Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме

Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме

Расчетная работа по дисциплине технология конструкционных материалов «Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме». Выданная деталь — фланец. Цель работы: ознакомление с основными этапами проектирования технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме. Графическая часть работы включает в себя эскиз детали, эскиз отливки, эскизы модели, стержня и чертеж литейной формы в сборе. В результате работы определено положение отливки в форме, назначены разъёмы, формы модели; назначены припуски на механическую обработку на все обрабатываемые поверхности детали, припуски на усадку, напуски и формовочные уклоны. Также определены размеры стержневых знаков и произведён расчёт литниковой системы. В графическую часть включены эскизы детали, отливки, модели, стержня и литейной формы в сборе. Таким образом, мы ознакомились с основными этапами проектирования технологического процесса изготовления отливки в песочной форме.

Состав проекта

novaya-papka.zip
Новая папка
Эскиз детали _ 120925.11.01.01.cdw
Эскиз детали _ 120925.11.01.01.cdw.bak
Эскиз модели _ 120925.11.01.01.cdw
Эскиз модели _ 120925.11.01.01.cdw.bak
Эскиз отливки _ 120925.11.01.01.cdw
Эскиз отливки _ 120925.11.01.01.cdw.bak
Эскиз сборки _ 120925.11.01.01.cdw
Эскиз сборки _ 120925.11.01.01.cdw.bak
лаба 1 ткм.docx

Дополнительная информация

Цель работы – ознакомление с основными этапами проектирования технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме.

– чертеж детали с техническими условиями на ее изготовление (см. рис. 1);

– тип производства: штучное;

– марка литейного сплава: СЧ 21.

Для выполнения работы необходимо:

1. выбрать способ формовки, выбрать положение отливки в форме и назначить плоскости разъема;

2. назначить припуски на механическую обработку на все обрабатываемые поверхности детали, напуски и формовочные уклоны. Разработать чертеж отливки;

3. разработать чертеж модели;

4. разработать чертеж стержня (если стержень необходим);

5. произвести расчет литниковой системы;

6. разработать чертеж литейной формы в сборе.

Выбор положения отливки в форме и определение плоскостей разъема

При штучном производстве применяется ручной способ формовки. Приём формовки – в двух опоках, по неразъемной модели с использованием деревянного модельного комплекта. Используем неразъёмную модель, чтобы увеличить точность сборки формы.

Отливку детали располагаем вертикально, чтобы минимизировать трудоемкость производства детали, обеспечить удобство изготовления и сборки формы и обеспечить возможность извлечения модели из формы без разрушения формы.

Центральное отверстие (∅60) должно выполняться с помощью стержня. Отверстия во фланце (под крепеж) ввиду малого диаметра получать литьем нерационально, они будут выполняться механически. Учитывая тип производства – мелкосерийное – принимаем ручную формовку в двух опоках по разъемной модели с использованием деревянного модельного комплекта.

Назначение припусков на механическую обработку

Примем, что в рассматриваемом случае отливка относится ко второму классу точности. Эскиз отливки для рассматриваемого примера представлен на чертеже 2.

Величина припусков строго регламентирована и сведена в таблицы, воспользовавшись значениями из которых, определяем значения припусков для данной детали (см. табл. 1).

Величина линейной усадки для СЧ21 составляет 1%.

Вывод

В результате работы определено положение отливки в форме, назначены разъёмы, формы модели; назначены припуски на механическую обработку на все обрабатываемые поверхности детали, припуски на усадку, напуски и формовочные уклоны. Также определены размеры стержневых знаков и произведён расчёт литниковой системы. В графическую часть включены эскизы детали, отливки, модели, стержня и литейной формы в сборе. Таким образом, мы ознакомились с основными этапами проектирования технологического процесса изготовления отливки в песочной форме.

Практикум по учебной дисциплине «Материаловедение»

Технологическая схема производства отливок состоит из следующих основных этапов:

  1. разработка технологии изготовления отливки;
  2. проектирование и изготовление литейной оснастки;
  3. изготовление литейной формы и стержней;
  4. расплавление металла и заливка его в форму;
  5. затвердевание и охлаждение отливки;
  6. освобождение отливки от формы и стержней;
  7. очистка и обрубка отливки;
  8. контроль качества отливки.

Литейная оснастка – это комплект приспособлений для изготовления отливок, в который входят модель отливки, модели элементов литниковой системы, модельные плиты, стержневые ящики, опоки и др.

Часть оснастки, включающая все приспособления, необходимые для образования рабочей полости литейной формы при ее формовке, называется модельным комплектом. Полный комплект оснастки, необходимый для получения разовой формы, называется формовочный комплект.

1.2.1. Модель отливки

Модель отливки – это копия отливки, отражающая ее внешние очертания, размер которой больше отливки на величину усадки сплава и служит для образования отпечатка в литейной форме, соответствующего наружной конфигурации и размерам отливки. Также, в отличие от отливки, модель имеет выступы, называемые стержневыми знаками. Стержневые знаки модели создают в форме углубления для установки стержней.

Модели простых отливок обычно неразъемные, а сложных – разъемные и изготавливаются из древесины, металлических сплавов, пластмассы и некоторых других материалов (рис. 3).

При изготовлении форм на машинах вместо моделей используют модельные плиты. Модельная плита- это металлическая плита, на которой укреплены металлические модели отливок и модели литниковой системы.

Стержень, являясь элементом литейной формы, служит для образования отверстий и полостей в отливке и состоит из рабочей части, образующей поверхность отливки, и знаков, которые крепят стержни в форме.

Изготавливают стержни из специальных стержневых смесей в стержневых ящиках из древесины, металлических сплавов, пластмассы. Стержневой ящик обычно состоит из двух частей. Рабочая полость ящика изготавливается в соответствии с конфигурацией отверстий в отливке и стержневых знаков (рис.4).

1.2.3. Литниковая система и ее модели

Для заливки металла, выхода газов, отделения неметаллических включений и контроля заливки форма имеет систему каналов, которая называется литниковой системой. Литниковая система состоит из следующих элементов (рис. 1):

Рис. 1. Литниковая система

  • литниковая чаша – служит для смягчения удара струи жидкого металла, выливаемого из ковша, и частичного задержания шлака;
  • стояк – конический канал круглого сечения;
  • шлакоуловитель – канал трапециевидного сечения, служащий для улавливания шлака и частиц формовочной смеси, попавших в стояк из литниковой чаши;
  • питатели – каналы, подводящие жидкий металл к полости формы;
  • выпор – вертикальный канал, служащий для отвода газов из формы и контроля заполнения формы металлом (на рисунке не показан).
Читайте так же:
Латунь виды и назначение латуни

Каналы литниковой системы выполняются по особым моделям, которые представляют собой набор деревянных брусков различного размера и сечения.

Опоки – это жесткие деревянные или металлические рамки различной формы. Они служат для удержания формовочной смеси, образующей литейную форму как при ее изготовлении и транспортировке, так и при последующей заливке и охлаждении отливки.

Опока, с уплотненной формовочной смесью и отпечатком от модели, называется полуформой, если модель разъемная, и формой, если модель неразъемная.

Если формовку выполняют в двух опоках, то для предотвращения смещения полуформ, опоки скрепляют, для чего на их стенках снаружи предусматриваются специальные приспособления (скобы, втулки со штырями и др.).

1.3. Формовочные и стержневые смеси

Для изготовления песчано-глинистой формы используют специальные формовочные смеси.

По применению формовочные смеси разделяют на облицовочные, наполнительные и единые (общие).

В зависимости от вида сплава и веса отливки применяют различные стандартные составы формовочных смесей с определенными пропорциями составляющих материалов. В их состав входят: кварцевый песок, глина, специальные добавки.

Стержни по условиям их работы должны обладать повышенной газопроницаемостью, большой прочностью, удовлетворительной податливостью и повышенной противопригарностью. Их изготавливают из стержневых смесей, состоящих из кварцевого песка и специальных связующих материалов (3-5 %), которые придают стержню прочность после сушки. В качестве связующих применяют крепители различных марок, сульфитную барду и др.

1.4. Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчано-глинистой форме в парных опоках по разъемной модели на примере отливки из серого чугуна.

1.4.1. Чертеж детали

Основой для разработки технологического процесса изготовления отливки является чертеж детали (рис. 2,а).

Поверхности детали, подвергающиеся механической обработке, условно обозначаются знаком или без числового или с числовым обозначением параметра шероховатости. Знак означает, что данная поверхность механической обработке не подвергается. Если шероховатость всех поверхностей одинакова, то знак шероховатости помещают только в правом верхнем углу чертежа.

Рис. 2. Эскизы детали (а) и детали с элементами литейной формы (б)

По чертежу детали (рис. 2, а) разрабатывают технологический чертеж детали с элементами литейной формы (рис. 2, б) в следующей последовательности:

1. определяется плоскость разъема 1 модели и формы для удобства формовки и извлечения модели из формы. В симметричных деталях плоскость разъема обычно проходит через ось симметрии.

Разъем модели и формы показывают отрезком или ломаной штрихпунктирной линией, заканчивающейся знаком «×», над которой указывается буквенное обозначение разъема – «МФ».

Направление разъема показывают сплошной основной линией, ограниченной стрелками и перпендикулярной к линиям разъема. Положение отливки в форме при заливке обозначают буквами: В (верх) и Н (низ). Буквы проставляют у стрелок, показывающих направление разъема формы.

При нескольких разъемах модели и формы каждый разъем показывается отдельно.

2. у поверхностей, с которых будет сниматься слой металла при последующей механической обработке (на чертеже детали они обозначены соответствующими знаками шероховатости), наносят сплошной тонкой линией, вынесенной за контур детали, припуски 2 на механическую обработку. Величина припусков определяется по ГОСТ.Кроме припусков на механическую обработку все размеры детали увеличивают пропорционально величине усадки сплава, из которого будет изготовлена отливка;

3. отверстия, впадины и т.п., не выполняемые при изготовлении отливки, зачеркивают сплошной тонкой линией 3;

4. контуры стержня со стержневыми знаками 4, выполненными заодно со стержнем, изображаются сплошной тонкой линией. В разрезе стержни штрихуются только у контура. Стержни обозначаются буквами и порядковыми номерами, например «ст.1».

.Размеры знаков стержней и зазоры между знаками стержней и модели принимаются по ГОСТ.

1.4.3. Чертеж отливки

По чертежу детали с элементами литейной формы (рис. 2, б) разрабатывается чертеж отливки, на котором, в отличие от чертежа детали с элементами литейной формы, наносятся формовочные уклоны и радиусы закруглений (галтели) в местах сопряжений поверхностей (в данной работе чертеж отливки не разрабатывается).

1.4.4. Чертеж модели

По чертежу отливки разрабатывается чертеж модели (рис. 3). Модель имеет разъем 1, стержневые знаки 2, 3 (они окрашены черным цветом), конфигурация которых соответствует конфигурации знаков, указанных на чертеже детали с элементами литейной формы (рис. 2, б; ст. 1 и ст. 2). На модели предусматривают формовочные уклоны 4 на стенках, перпендикулярных плоскости разъема и радиусы закруглений в местах сопряжения стенок 5. Размеры моделей выполняют с учетом припусков на механическую обработку, технологических припусков и усадки сплава, из которого изготавливают отливку.

Рис. 3. Эскиз деревянной модели для ручной формовки

1.4.5. Стержни и стержневые ящики

Для изготовления стержней используют стержневые ящики (рис. 4).

Рис. 4. Деревянные стержневые ящики для ручного изготовления стержней:

а) для вертикального стержня ст. 1; б) для горизонтального стержня ст. 2

1.5. Изготовление литейной песчано-глинистой формы ручной формовкой в парных опоках по разъемной модели для отливки из серого чугуна

Процесс изготовления литейной песчано-глинистой формы называется формовка.

В единичном и мелкосерийном производствах, а также при получении больших отливок применяется ручная формовка. В массовом производстве при получении отливок применяют машинную формовку, при которой механизируются самые трудоемкие операции – уплотнение смеси и извлечение модели из формы.

Для изготовления формы необходимы модели, стержни, опоки, подмодельные доски, а также такие инструменты как лопатки, сита, трамбовки, вентиляционные иглы, кисти и щетки, крюки, гладилки, ложечки, ланцеты и др.

Технологический процесс ручной формовки осуществляется в следующей последовательности:

Рис.5. Последовательность изготовления песчано-глинистой формы ручной формовкой в парных опоках по разъемной модели для отливки втулки

1) изготовление нижней полуформы (рис. 5, а). На подмодельную доску кладут половину модели без шипов (плоскостью разъема вниз) и устанавливают опоку. Припудрив модель порошком талька или графита, покрывают ее через сито слоем (15-20 мм) облицовочной смеси. Этот слой уплотняют руками, после чего в опоку набрасывают лопаткой наполнительную смесь и уплотняют ее трамбовкой. Перемещая по верхнему краю опоки линейку, удаляют лишнюю формовочную смесь. В формовочной смеси на расстоянии 40-50 мм друг от друга и на 10-15 мм от модели, душником накалывают отверстия для выхода газов. Опоку накрывают второй подмодельной доской и переворачивают на 180º, первую подмодельную доску убирают;

2) изготовление верхней полуформы (рис. 5, б). На заформованную половину модели накладывают ее вторую половину, направляя шипы последней в гнезда первой. Поверхность разъема посыпают сухим кварцевым (разделительным) песком. Верхнюю опоку ставят на нижнюю, фиксируют ее положение штырями, которые вставляют в отверстия приливов на опоках. Устанавливают модели шлакоуловителя, стояка и выпоров (брусочки). Верхнюю опоку наполняют формовочными смесями, так же как нижнюю. После уплотнения смеси вокруг стояка гладилкой прорезают литниковую чашу;

Читайте так же:
Форма для литья меди

3) извлечение моделей (рис. 5, в). Из верхней полуформы вынимают модель стояка и выпоров, осторожно раскачивая; снимают верхнюю опоку и переворачивают плоскостью разъема вверх. В плоскости разъема нижней полуформы гладилкой прорезают питательные каналы от шлакоуловителя к полости формы. Смочив водой полоску формовочной смеси на границе с моделью и осторожно поколачивая деревянным молотком по подъемнику, ввинченному в гнездо, вынимают из формы половинки модели и модель шлакоуловителя. Исправляют повреждения формы и удаляют осыпавшуюся землю сухим сжатым воздухом. Поверхность полуформ присыпают порошкообразным графитом или порошком древесного угля;

4) сборка формы (рис. 5, в; 5, г). При сборке формы в углубления (знаки) нижней полуформы вкладывают стержень, устанавливают на место верхнюю опоку (полуформу). Полуформы фиксируют штырями и наверх кладут груз, чтобы при заливке расплавленный металл своей тяжестью не сдвинул верхнюю опоку.
1.6. Заливка формы и выбивка отливки

Чугун плавят в печах – вагранках, пламенных и электрических печах. Жидкий металл заливают в форму ковшем до тех пор, пока он, поднимаясь снизу, не заполнит до верха выпоры.

1.-жидкий металл; 2- отвод газов

Рис.6. Заливка металла в форму.

После затвердевания металла и определенной выдержки, необходимой для охлаждения отливки, ее выбивают из формы. После чего из отливки выбивают стержень, обрубают и зачищают литниковую систему, очищают отливку от пригоревшей земли и производят контроль.
Алгоритм выполнения работы:

Литье в песок + глина в домашних условиях

  • BonnFactoryBonnFactory
  • 9 мая 2017

черепа из свинца своими руками

Всем привет! Хочу поделиться с вами своим опытом литья в песчано-глиняную форму.

Многие кустарные источники пишут, что нужно смешать то-то и то-то «по вкусу», т.е. предлагают выяснять все опытным путем. Это неплохой для понимания, но долгий для получения результата процесс. Поэтому я нашел неплохой учебник-методичку по художественному литью в песок ( «Художественное литье: учебное пособие для учащихся средних профессионально-технических училищ» , Борис Никитич Зотов, 1982 г.). Я не претендую на какой-то профессионализм. Нет-нет! Это вообще моя первая отливка по технологии из этого учебника. Я тот еще кустарь, поэтому, все советы и обоснования ошибок от вас я приму с честью и буду рад, если вы поправите меня! Да и дочитал я лишь до части формовки смеси. Уже после отливки выяснил пару моментов по расплаву и термической обработки отливки…

Из инструментов и прочего нам понадобится:

  • емкость для смешивания всего и вся;
  • мешалка (тут можно обойтись и руками, но если она у вас есть- хорошо);
  • заранее изготовленные рамки для формовки, чтобы половинки формы ровно стыковались без смещения;
  • печка;
  • сито для просеивания песка и глины;
  • мерный стаканчик, либо глаз-алмаз;
  • кисточка для нанесения талька и очистки формы;
  • модель, которую будем отливать;
  • пара отрезков труб или банок или чего угодно диаметром 80-100 мм и высотой 50-80 мм (для формовки литников, тут так же можно обойтись и руками- слепить бублик, но с банками будет аккуратнее и проще =)
  • тонкостення трубка диаметром 20+- мм. для формовки литников;
  • слесарный инструмент для обработки отливки;
    (список собрался довольно емкий, но все инструменты пустяковые и большая их часть может найтись в хозяйстве).

Необходимые в процессе материалы:

  • сам металл под заливку (в моем случае алюминий);
  • песок кварцевый (речной тоже подойдет, но форма будет менее прочной);
  • бентонитовая глина;
  • вода;
  • тальк угольная пыль графит.

Для изготовления формовочной смеси нам понадобится:

  • просеянный кварцевый песок в количестве, чтобы можно было заполнить нашу форму и литники. Примем песок как целую часть- единица (1) или 100% для удобства расчета;
  • бентонитовая глина. Ее нам понадобится 0.15-0.20 (15-20%) от общей массы песка;
  • вода. Влажность смеси должна оставлять около 0.06 (6%) от общей массы песок+глина (да-да, брал песок за целую часть, а теперь уже целая часть это песок+глина).

ведро

Сперва смешиваем просеянный песок с просеянной глиной.

Хорошо смешиваем на сухую. Иначе, если делать это одновременно с водой, вы намучаетесь в попытке разбить комки сырой глины.

Для увлажнения смеси удобно пользоваться распылителем. Он позволит равномерно распределить влагу, но если его нет, то просто добавляйте воды по чуть-чуть.

Уделите достаточно времени для перемешивания смеси. Она должна получиться однородной и быть полностью смочена водой (тех 6 процентов с лихвой хватит на это)

смесь для литья

После того, как все смешно, наша смесь почти готова к формовке! Нужно лишь дать ей настояться , для того чтобы влага распределилась равномерно. Оставьте в покое смесь на 1 час или даже 2. Этим эта смесь и хороша — она проста в изготовлении и никуда спешить не нужно и в случае несоблюдения пропорций, всегда это можно исправить досыпав недостающей части песка или глины.

По прошествии часа, смесь значительно изменяет свои свойства в лучшую сторону- меньше липнет к рукам и хорошо сохраняет форму, если сжать горстку в кулак (Это, кстати, народный способ проверить качество смеси- возьмите горстку получившейся смеси в руку и сожмите ее. А когда разожмете руку, то смесь должна повторить изгибы пальцев и ладони. После чего попробуйте сломать ее пополам. Если комок сломается ровно пополам и не рассыпется — это то. что нам и нужно)

Теперь переходим к процессу формовки.

процесс формовки

процесс формовки

Устанавливаем заготовленную рамку на ровную поверхность и насыпаем смесь в форму. Не спешите засыпать все и сразу. Насыпьте треть и утрамбуйте ее, чтобы песок заполнил все уголки формы. Я сперва делаю песчаное дно — засыпаю песок, трамбую его, а потом засыпаю форму целиком без трамбовки и вдавливаю в рыхлый песок модель. Перед установкой модели, неплохо было бы ее посыпать тальком, чтобы она не прилипала к смеси. Пальцами утрамбовываю по периметру и досыпаю по необходимости смесь. Было бы проще, если бы модель делилась пополам, но это другая история. У нас есть конкретный пример. Поэтому и последовательность именно такая. Трамбовать удобно небольшим деревянным бруском — он достаточно прочный и тяжелый для комфортного процесса. После чего этим же бруском выравниваем поверхность. Модель должна засыпаться ровно по центру,так как имеет скругления. Чтобы при ее вынимании форма не разрушилась, пришлось немного напрячься, но я справился. Справитесь и вы!

Читайте так же:
Маленькая газовая горелка для пайки

Когда первая половина формы утрамбована и выровнена, постукивая тем же бруском по форме расшатываем ее слегка и пробуем вынимать. Все извлеклось хорошо, а форма отпечаталась как надо? Хорошо, тогда время вернуть модельку в форму и пройтись кисточкой с тальком или графитом по всей площади поверхности формы и модельке в том числе. Это необходимо для того, чтобы вторая половина формы не прилипла к модели и нижней половинке формы.

процесс формовки

Вторую часть трамбовать проще — просто подсыпаем песок и равномерно трамбуем, пока не заполним все целиком.

литье в песок

литье в песок

Важно помнить, что если трамбовка будет недостаточной и смесь останется рыхлой, то она разрушится еще до литья или в процессе заливки. Если трамбовать чрезмерно сильно, то песок спрессуется и газопроницаемость формы будет плохой, что может привести к браку отливки, так как пары и газы будут плохо удаляться из формы в процессе литья.

Аккуратно снимаем верхнюю половину и смотрим что у нас получилось. С первой половинки моделька должна выходить хорошо (ведь мы ее уже вынимали). Со второй половинки точно так же, с постукиваниями, вынимаем модель. Осматриваем результат и если он нас устраивает, значит у нас получилось и осталось совсем немного перед отливкой.

Теперь нужно проделать заливные отверстия в форме. С этим отлично справится тонкостенная трубка (я использовал трубу от пылесоса). У меня немного не хватило высоты рамок и часть модели виднелась снаружи. Это место и стало одним из двух литников.

литье в песок

Так же важно сделать песочные воронки, через который будет поступать металл в форму. Они нужны для удобства литья, а так же для того, чтобы при остывании подпитывать отливку металлом при усадке. На некоторых сплавах усадка особенно заметна.

Воронки можно формовать как руками, так и используя подручные формы (я использовал кофейные банки и все ту же трубку от пылесоса).

литье в песок

Процесс формовки закончился. И форма пригодна для литья. Убираем модель, продуваем песчинки, которые могут попасть в отливку и собираем форму на место, где будет проходить заливка.

Дело за малым — разжечь печь, расплавить алюминий и залить.

печь

печь

Так как основной объем статьи посвящен именно формовки, тут я пройдусь совсем коротенько. В видео я сказал, что нужно добавлять соды и соли, так делают все кустари. Но, один из зрителей на канале поправил меня и обосновал свой ответ. Поэтому спешу поправиться, сода в расплаве не нужна. В последующих отливках я ощутил разницу. Без соды металл залился с меньшим количеством пор и значительно лучше обрабатывался (не засорял фрезы). Поэтому, когда алюминий в тигле расплавится, нужно добавить соли, чтобы металл очистился от шлаков. Всю грязь собравшуюся на поверхности я собрал ложкой и залил металл в форму. Через небольшой промежуток времени я вынул отливку.

Так как опыт мой невелик в отличии от лени, то на отливке были пару мест, где форма разрушилась и металл слегка растекся. Но ничего, больше не меньше — можно и спилить. Так что моя лень при формовке вспоминалась все то время, что я обрабатывал деталь.

Помните, что формовочная масса пригодна для формовки долгое время, так что смело начинайте формовку сначала, если вдруг форма разрушится слегка или вы найдете другие косяки. Лучше делать это все на тех подготовительных этапах. Сэкономите время.

Литье в песок + глина в домашних условиях череп из алюминия своими рукамиАвтор статьи “Литье в песок + глина в домашних условиях” Bonn Factory

Современное литейное производство

Современное литейное производство

Являясь одной из наиболее древних технологий переработки материалов, литьё и ныне не теряет своей актуальности. Проектируются новые процессы и оборудование, совершенствуются приёмы повышения их экологической чистоты и точности.

Сущность и основы

На литейных предприятиях продукция получается в результате плавления исходного материала, последующей его заливки в форму, а затем затвердевания. Литейные цеха производят изделия широкого ассортимента: от компонентов двигателей до разнообразной тары пищевой промышленности. Литьём получают всю продукцию из чугуна, до половины алюминиевых деталей, до 20 % стальных изделий и т.д.

В основе всех литейных технологий лежит понятие жидкотекучести, когда материал, нагретый до температуры, превышающей температуру его плавления, превращается в высоковязкую жидкость. При этом должен соблюдаться эффект неразрывности её течения в необходимом направлении. Это даёт возможность формовать, в процессе затвердевания расплава, нужные заготовки.

Все литейные металлы обладают сложной структурой, поэтому на жидкотекучесть, оказывают влияние:

  1. Вязкость.
  2. Поверхностное натяжение.
  3. Характер поверхностной оксидной пленки.
  4. Наличие, содержание и состав включений.
  5. Способ затвердевания.
  6. Химический состав основного материала.
  7. Физико-механические характеристики, прежде всего, удельный вес и температура плавления.

Жидкотекучесть устанавливается по результатам химических анализов и технологических проб применительно к конкретному материалу отливки.

Если ранее процесс течения жидкого металла был плохо управляемым, что приводило к различным дефектам литья – неравномерности структуры конечной продукции и пористости, то теперь ситуация изменилась. Чтобы производить отливки с оптимальным качеством и минимизировать издержки производства, освоены процессы компьютерного моделирования, в результате которых можно прогнозировать скорость потока и наличие различных охлаждающих эффектов. Именно они становятся причиной пористости литого продукта.

3-D моделирование позволяет регулировать:

  • Вязкость расплава;
  • Интенсивность охлаждения;
  • Степень пористости.

Разрабатываемая технологом с учётом перечисленных факторов пространственная модель отливки позволяет ещё на стадии проектирования технологии оптимизировать дизайн детали (обеспечивая её оптимальную конфигурацию), конструировать литейную оснастку, а также создавать наилучшую последовательность выполняемых операций.

Технология литейного производства чёрных и цветных металлов

Литейные свойства материалов учитывают не только жидкотекучесть, но и уменьшение объёма, которое происходит в процессе охлаждения отливки. Такое явление называют усадкой; она составляет 1…3 % от первоначальных размеров. Поскольку все металлы анизотропны*, то различают линейную и объёмную усадку, которые определяют итоговый баланс металла. Первый параметр важен для отливок с увеличенным соотношением длины к ширине, а второй – для отливок сложной формы.

В процессе охлаждения металла в его структуре наблюдается ликвация – неоднородность зёрен, что обуславливается различными свойствами составляющих. Формируются также примеси и неметаллические включения. Ликвация негативно влияет на свойства конечной продукции, поэтому неоднородность структуры стараются уменьшать всеми приемлемыми способами. В частности, действующий ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов» ограничивает содержание фосфора, серы (а также их соединений – сульфидов и фосфидов), ряд газов – водород, кислород, а также количество шлаков, не выведенных из металла.

Читайте так же:
Марки бронзы и их применение

В зависимости от литейных свойств металлов принимается решение о выборе целесообразной технологии получения отливок. Различают свободное литьё в формы (песчаные или металлические), литьё под давлением, литьё выжиманием, центробежное литьё, а также комбинированные способы, например, жидкую штамповку.

Литьё под давлением

Литье под давлением используется для производства отливок ответственного назначения. Процесс требует использования специального оборудования, где металл плавится, а затем поступает в форму, где охлаждается и затвердевает.

Литье под давлением используется для изготовления тонкостенных деталей с большим количеством рёбер и поднутрений. Такие отливки применяют в бытовой технике, электроинструментах, деталях автомобилей и пр. Формы для литья под давлением не ограничиваются по сечению.

  1. Возможность получения деталей со сложными формами и небольших размеров.
  2. Высокое качество поверхности.
  3. Повышенная (в сравнении с обычными литейными технологиями) точность.
  4. Стабильность характеристик металла отливки.
  5. Высокая производительность.
  1. Высокая стоимость оборудования и оснастки.
  2. Сравнительно небольшая стойкость инструмента.
  3. Повышенный уровень первоначальных финансовых затрат.

Литьё под давлением оправдывает себя при значительных программах выпуска продукции, либо при повышенных требованиях к качеству готовых отливок (в частности, для исключения последующей механической доработки).

Технологический цикл для литья под давлением очень короткий, обычно от 2 секунд до 2 минут, он состоит из следующих четырех этапов:

  • Зажима частей пресс-формы, при этом одна половина закрепляется на оборудовании, а вторая получает возможность скольжения по направляющим;
  • Подачи расплава в закрытый объём пресс-формы. Объём впрыска определяется объёмом металла (с учётом его усадки), давлением и мощностью подачи;
  • Охлаждения расплава в процессе контакта металла со стенками пресс-формы. В некоторых случаях усадку учитывают поджатием подвижной половины пресс-формы к поверхности затвердевающей детали;
  • Удаление сформированной отливки из оснастки, время которого рассчитывается, исходя из термодинамических свойств материала и максимальной толщины стенки детали.

После цикла литья под давлением обычно требуется некоторая пост-обработка. Так, при охлаждении часть материала, находящегося в каналах формы, затвердевает. Этот избыточный металл должен быть обрезан с помощью резаков. При необходимости его можно добавлять в расплав, используя для литья следующей партии продукции.

Литьё выжиманием

Технология используется в случае, когда требуется постоянная компенсация усадки материала, и применяется для литья крупных отливок с тонкими стенками. Для этого подвижная полуформа получает принудительное перемещение по направлению к поверхности расплава – вращением, винтовым или плоско-параллельным движением. Последовательность переходов такова. Металл заливают в нижнюю часть формы, далее перемещают подвижную её часть до контакта с расплавом, при этом излишек сливается в приёмный ковш установки. Поскольку между ним и основным металлом поддерживается постоянный тепловой контакт, то потери тепла минимальны, и физико-механические параметры материала равномерны во всех сечениях. Возрастает и коэффициент заполнения формы. После затвердевания подвижная полуформа перемещается в исходное положение, а готовая отливка выталкивается из полости.

  1. Повышенная структурная однородность отливки.
  2. Высокая равномерность физико-механических характеристик материала.
  3. Высокая производительность процесса.

В основном литьё выжиманием используется для получения продукции из алюминиевых литейных сплавов.

Оборудование и формы

В качестве плавильного оборудования в литейных производствах предусматриваются дуговые или индукционные электропечи. Вид оборудования определяется металлами, с которыми работает литейный цех/участок: электродуговые печи идеально подходят для работы со сталью или чугуном, в то время как литейный цех, специализирующийся на меди, с большей вероятностью использует индукционную печь. Печи могут варьироваться в размерах: от небольшого настольного оборудования до тех, что весят несколько тонн.

Современные литейные производства механизированы. Механизации подвергаются практически все операции цикла: от производства стержней до собственно литья. Формовочные машины применяют при серийном производстве отливок. Ручная формовка распространена лишь в малых ремонтных производствах.

В состав основного оборудования включают:

  • Плавильные печи;
  • Заливочные ковши;
  • Загрузочно-транспортное оборудование — погрузчики, краны, конвейеры и пр.
  • Средства управления и автоматики.

Электродуговая печь работает по принципу периодического плавления. Металл расплавляется путем подачи электрической энергии внутрь печи через графитовые электроды. Дополнительная химическая энергия подается кислородно-топливными горелками. Кислород вводят для удаления примесей и другого растворённого газа. Когда металл расплавляется, шлак образуется и плавает к верхней части расплава; шлак, который часто содержит нежелательные примеси, удаляется перед выводом.

Индукционная печь передает электрическую энергию методом индукции, когда высоковольтный электрический источник индуцирует низкое напряжение при большом токе во вторичной катушке. Индукционные печи способны работать при минимальной потере сырья, однако больше используются при производстве отливок из цветных металлов и сплавов.

Все литейное оборудование специально разрабатывается для надежной работы при повышенных температурах. Доминирующими тенденциями при производстве данной техники являются масштабность, автоматизация, оперативная отделка отливок, повышенные безопасность и эффективность.

Какие смазочные материалы применяются? Выбор зависит от марки материала и метода литья. Исходный концентрат в жидком виде должен быть водорастворимым, а в твёрдом виде используются термостойкие пасты.

Основной инструмент в литейном производстве

Литейная оснастка – это модели (шаблоны), опоки и формы. Что такое опока? Это полость, куда заливается расплавленный металл. Шаблон представляет собой реплику объекта, подлежащего литью, и используется для формирования отливки. Модели могут быть изготовлены из древесины, металла или пластмассы. Основными этапами получения оснастки являются:

  • Получение полости;
  • Размерная обработка элементов;
  • Разработка и установка механизмов зажима.

Формы разрабатывают с учётом усадки металла, для чего предусматривают компенсаторы. Стенки форм имеют конические участки для облегчения выталкивания из них готового изделия. Полые отливки создаются с использованием стержня — дополнительного объёма песка или металла, который образует внутренние отверстия и проходы в отливке. Каждый стержень помещают в форму до заливки. Для облегчения выемки застывшей отливки из формы используют противопригарные покрытия.

Существует два различных типа литейных форм: одно- и многоразовые.

Изготовление модельной оснастки многоразового применения обычно производится из металла, одноразового – из песка. Для облегчения складирования и применения всегда выполняется маркировка кокилей.

После того, как подготовка формовочных песков завершена, песок размещается вокруг модели. Затем образец удаляют, стержни устанавливают на место, после чего производят заливку расплава. Конструктивные особенности инструментов для литья оптимизируются для различных металлов и уровней сложности полости.

Стоимость некоторых видов литейного оборудования и оснастки представлена в таблице:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector