Изготовление отливок в песчано-глинистые формы

Формовка в кессонах

Формовкой в  кессонах получают крупные отливки  массой до 200 тонн.

Кессон –  железобетонная яма, расположенная  ниже уровня пола цеха, водонепроницаемая  для грунтовых вод.

Механизированный  кессон имеет две подвижные и  две неподвижные стенки из чугунных плит. Дно из полых плит, которые  можно продувать (для ускорения  охлаждения отливок) и кессона. Кессон имеет механизм для передвижения стенок и приспособлен для установки и закрепления верхней полуформы. 

 

Машинная формовка

Используется  в массовом и серийном производстве, а также для мелких серий и  отдельных отливок.

Повышается производительность труда, улучшается качество форм и отливок, снижается брак, облегчаются условия работы.

По характеру  уплотнения различают машины: прессовые, встряхивающие и другие.

Уплотнение  прессованием может осуществляться по различным схемам, выбор которой зависит от размеров формы моделей, степени и равномерности уплотнения и других условий.

В машинах с верхним уплотнением (рис. 5а) уплотняющее давление действует сверху. Используют наполнительную рамку.

При подаче сжатого  воздуха в нижнюю часть цилиндра 1 прессовый поршень 2, стол 3 с прикрепленной к нему модельной плитой 4 с моделью поднимается. Прессовая колодка 7, закрепленная на траверсе 8 входит в наполнительную рамку 6 и уплотняет формовочную смесь в опоке 5. После прессования стол с модельной оснасткой опускают в исходное положение. 

 

 

Рис.  5. Схемы способов уплотнения литейных форм при машинной формовке

а – прессованием; б - встряхиванием  

 

У машин с  нижним прессованием формовочная смесь  уплотняется самой моделью и  модельной плитой.

Уплотнение  встряхиванием происходит в результате многократно повторяющихся встряхиваний (рис. 5б).

Под действием  сжатого воздуха, подаваемого в  нижнюю часть цилиндра 1, встряхивающий поршень 2 и стол с закрепленной на нем модельной плитой 4 с моделью поднимается на 30…100 мм до выпускного отверстия, затем падает. Формовочная смесь в опоке 5 и наполнительной рамке 6 уплотняется в результате появления инерционных сил. Способ характеризуется неравномерностью уплотнения, уплотнение верхних слоев достигается допрессовкой.  

 

Вакуумная формовка

Модельная плита  имеет вакуумную полость. В модели имеются сквозные отверстия диаметром 0,5…1 мм, совпадающие с отверстиями в плите. Модельную плиту с моделью закрывают нагретой полимерной пленкой. В воздушной коробке насосами создается вакуум 40…50 кПа. Затем устанавливается опока с сухим кварцевым песком, который уплотняется с помощью вибраций.

На верхнюю  поверхность помещают разогретую пленку, плотно прилегающую к опоке. Полуформу снимают с модели. При заливке металла пленка сгорает, образуя противопригарное покрытие. 

 

Уплотнение  пескометом осуществляется рабочим  органом пескомета – метательной  головкой. Формовочная смесь подается в головку непрерывно. Пескомет обеспечивает засыпку смеси и ее уплотнение. При вращении ковша (1000…1500 мин^–1) формовочная смесь выбрасывается в опоку со скоростью 30…60 м/с. Метательная головка может перемещаться над опокой. Пескомет – высокопроизводительная формовочная машина, его применяют при изготовлении крупных отливок в опоках и кессонах.  

 

Безопочная  автоматическая формовка

Используется  при изготовлении форм для мелких отливок из чугуна и стали в  серийном и массовом производстве.

Изготовление литейных форм осуществляется на высокопроизводительных пескодувно-прессовых автоматических линиях (рис. 6).

 

 

Рис. 6. Изготовление безопочных литейных форм

 

Формовочная камера заполняется смесью с помощью  сжатого воздуха из головки 2. Уплотнение осуществляется при перемещении  модельной плиты 1 плунжером 4. После  уплотнения поворотная модельная плита 3 отходит влево и поворачивается в горизонтальное положение. Полуформа перемещается плунжером 4 до соприкосновения с предыдущим комом, образуя полость 5. Затем производят заливку металла из ковша 6. После затвердевания и охлаждения отливок, формы подаются на выбивную решетку, где отливки 7 освобождаются от формовочной смеси.  

 

Изготовление стержней

Изготовление  стержней осуществляется вручную или  на специальных стержневых машинах  из стержневых смесей.

Изготовление  стержней включает операции: формовка сырого стержня, сушка, окраска сухого стержня. Если стержень состоит из нескольких частей, то после сушки их склеивают.

Ручная формовка осуществляется в стержневых ящиках. В готовых стержнях выполняют  вентиляционные каналы. Для придания стержням необходимой прочности  используются арматурные каркасы из стальной проволоки или литого чугуна.

Готовые стержни  подвергаются сушке при температуре 200…230 ⁰С, для увеличения газопроницаемости и прочности. Во время сушки из стержня удаляется влага, частично или полностью выгорают органические примеси

Часто стержни изготавливают на пескодувных машинах. При использовании смесей с синтетическими смолами, стержни изготавливают в нагреваемой оснастке.

Изготовление  стержней из жидкостекольных смесей состоит в химическом отверждении  жидкого стекла путем продувки стержня углекислым газом.

2. Обработка детали «Вал»

Деталь «Вал»

2.1 Обработка поверхности 1   (два шпоночных паза)

   1   -   фреза;     2  -   деталь

 

Для обработки поверхности 1 используются :

-   фреза  шпоночная;

-  тисы зажимные с призматическими губками;

-   станок  вертикально-фрезерный консольный.

ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ  КОНСОЛЬНЫЙ СТАНОК

Модель 6Н10

Станок предназначен для фрезерования деталей из стали, чугуна и цветных металлов торцовыми, пальцевыми и другими фрезами. Повышенная мощность и широкий диапазон скоростей и подач позволяют полностью использовать преимущества быстрорежущего и твердосплавного инструмента.

Размеры рабочей поверхности  стола

(соответственно ширина, длина),мм......................................................200x800

Расстояние от торца  шпинделя до поверхности стола, мм......................50-350

Число ступеней оборотов шпинделя ...............................................................12

Число оборотов шпинделя в минуту.......................................................50-2240

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт.......................3

2.2 Обработка поверхности 2  

1   -   фреза;     2   -   деталь

 

 

 

Для обработки  поверхности 2 используются :

-   фреза  модульная червячная;

-   патрон зажимной и упор;

-   станок зубофрезерный полуавтомат.

 

Фрезы модульные, ГОСТ 10996-64, основные размеры

 

 

 

ЗУБОФРЕЗЕРНЫЙ ПОЛУАВТОМАТ

Модель 5К310

Полуавтомат предназначен для нарезания цилиндрических, а  также червячных колес в условиях средне- и крупносерийного производства. Наибольшие размеры обрабатываемых колес:

диаметр червячных колес ………………………………………………………..200 мм;

число оборотов в минуту ………………………………………………….1460 об/мин;

общая мощность электродвигателей ……………………………………….12,15 кВт

 

 

 

 

 

 

2.3 Обработка поверхности 3   (шпоночный паз)

1   -   фреза;     2  -   деталь

 

Для обработки поверхности 3 используются :

-   фреза  шпоночная;

-   тисы  зажимные с призматическими губками;

-   станок  вертикально-фрезерный консольный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор материала

Для изготовления ответственных деталей машин, типа – коленчатые валы, валы двигателей, шатуны, выбираем высокопрочный чугун. Механические свойства высокопрочного чугуна позволяют применять его для изготовления деталей машин, работающих в тяжелых условиях, вместо поковок или отливок из стали. Из высокопрочного чугуна изготовляют детали прокатных станов, кузнечнопрессового оборудования, паровых турбин (лопатки направляющего аппарата), тракторов, автомобилей (коленчатые валы, поршни) и др.

Высокопрочный чугун, характеризующийся шаровидной или близкой к ней формой включений графита, получают модифицированием жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов (в чистом виде или в составе сплавов). Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугуна с чисто перлитной или бейнитной структурой, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей. При чисто ферритной матрице (в литом или термообработанном состоянии) обеспечивается повышенный уровень пластичности. Высокопрочный чугун обладает хорошими литейными и технологическими свойствами (жидкотекучесть, линейная усадка, обрабатываемость резанием), но по значению сосредоточенной объёмной усадки приближается к стали. Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей (коленчатые валы двигателей, компрессоров и т.д.), а также деталей из ковкого или обычного серого чугуна.

Выберем марку  высокопрочного чугуна ВЧ 70

 

Химический состав в % материала  ВЧ70

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
3 - 3.6	2.6 - 2.9	0.4 - 0.7	до    0.6	до    0.015	до    0.1	до    0.15	до    0.4

 
 
Механические  свойства при Т=20^oС материала ВЧ70 .

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
			700	420	2

 

Твердость материала   ВЧ70   ,

HB 10 -1 = 228 - 302   МПа

 

Чугун ВЧ 70 имеет  структуру зернистого перлита. Такую  структуру (зернистого перлита) получают специальной термической обработкой, состоящей из нагрева до 950⁰ С, охлаждения до 600⁰ С и подогрева до 750⁰ С с длительной выдержкой при этой температуре.

 

 

 

Список литературы

1.   Козлов   Ю.С.  Материаловедение. – М.: «Агар»,  Санкт-Петербург, «Лань», 1999.

 

2.   Лахтин Ю.М.   Металловедение и термическая обработка металлов. – М.: Москва, «Металлургия», 1983.

 

3.   Гуляев  А.П.     Металловедение. –  М.: Москва, «Металлургия», 1986.

 

4. Справочник технолога-машиностроителя. т.1, т.2 / Под ред. Косиловой А.Г., М., 1986.

 

5.   Сайт кафедры технологии металлов  УГЛТУ  www.tmetall.narod.ru