Лиття в піщано-глинисті форми, устаткування і оснащення.

ЗМІСТ

ВСТУП 3

1. Виготовлення модельних комплексів 6

1.1. Загальні відомості 6

1.2. Обладнання та інструмент 7

2.Формовочние матеріали і суміші 9

2.1. Загальні відомості. 9

2.2. Властивості формувальних сумішей 9

2.3. Приготування формувальних і стрижневих сумішей 11

3. Виготовлення форм 13

3.1. Загальні відомості 13

3.2. Інструмент для ручного формування 14

3.3. Опоки 14

3.4. Формування в опоках 14

3.5. Машинна формування 16

4. Ливникові системи 17

5. Виготовлення стрижнів 19

6. Збірка форм 19

ВИСНОВОК 21

 

ВСТУП.

Загальні відомості про ливарній формі.

Відливання виходить в результаті заповнення порожнини ливарної форми рідким металом. Після заливки рідкий метал охолоджується у формі і твердне, утворюючи виливок.

Послідовність технологічного процесу виготовлення виливка розглянемо на прикладі виливки чавунної втулки 1 (див. додаток 1) По кресленню втулки виготовляють дерев'яну модель 2.

Модель - це пристосування для отримання у формі відбитка, відповідного конфігурації і розмірам виливки. Моделі роблять з дерева, металу, гіпсу, пластмаси та інших матеріалів.

Модель втулки складається з двох половин, які взаємно центруються з допомогою шипів і гнізд.

Отвір втулки 1 виконується стрижнем 3. Стрижень - це частина ливарної форми. Його виготовляють із стрижневою суміші, ущільнюваної в ящику 4. Після вилучення з ящика стрижень піддають сушці в печі. При складанні форми сухий стрижень встановлюють стрижневими знаками у відповідні гнізда форми, отримані за допомогою знаків 5 моделі 2. Довжина стрижня більше довжини порожнини виливка на величину знаків.

Ливарну форму для втулки збирають з двох напівформ: верхньої 6 і нижньої 7. Напівформи виготовляють з формувальної суміші, ущільнюваної в чавунних або сталевих рамках 8, які називають опоками.

Виготовлення ливарної форми втулки. На подопочний щиток 9 встановлюють половину моделі 2, по якій необхідно отримати відбиток в нижній напівформи, а також опоку 8. Поверхня моделі 2 і щитка 9 посипають або обприскують розділової рідиною, після чого в опоку насипають формувальну суміш і ущільнюють її. Надлишок формувальної суміші зчищають з поверхні ущільненої напівформи, опоку перевертають на 180 градусів і встановлюють на подопочний щиток 9. Потім на нижню половину моделі встановлюють верхню половину моделі, на нижню опоку - верхню. Знову посипають поверхню моделі розділовим піском, ставлять моделі ливникової системи, засипають формувальну суміш у верхню опоку і ущільнюють її.

Знімають верхню напівформи, витягають половини моделей, встановлюють стрижень і збирають форму. Для зборки форми опоки мають спеціальні втулки 10, в які входять центрирующие штирі. Рідкий метал при заповненні форми тисне на стінки форми, в результаті чого верхня опока може піднятися, і тоді по площині роз'єму утворюється зазор, через який метал може витікати з форми. Для попередження цього верхню напівформи кріплять до нижньої скобами 12, а іноді ставлять на верхню опоку вантаж.

При заливанні рідкий метал надходить у порожнину 13 форми по літнікових каналів. Систему каналів, що підводять метал у форму, називають литниковой. Літніковая система складається з стояка 14 (вертикального каналу), шлакоуловителя 15 і живильника 16, через який метал надходить у порожнину форми. До ливникової системи відноситься також випор 17. Випор служить для виходу з форми повітря і газів, а також для контролю заповнення форми металом.

Після затвердіння й охолодження металу форму руйнують і звільняють виливок від формувальної суміші, відрізають літники і поверхня виливки очищають від формувальної суміші.

Описану вище ливарну форму називають разової, так як її використовують одноразово. Зазвичай разові ливарні форми виготовляють з формувальних сумішей, основною складовою яких є кварцовий пісок. В якості єднальної добавки, що додає міцність суміші, використовують глину. Міцність таких сумішей відносно невисока, а тиск рідкого металу на стінки форми досить велике, тому форми з піщано-глинистих сумішей доводиться робити товстостінними. Однак, якщо в якості сполучного використовувати спеціальні матеріали, що додають високу міцність формувальної суміші, то ливарну форму можна зробити оболонкової (тонкостінної). Це дозволяє різко скоротити витрату формувальної суміші, а також завдяки її особливим властивостям підвищити точність і чистоту поверхні виливків.

У разових товстостінних формах з піщано-глинистих сумішей можна одержувати виливки дуже складної конфігурації масою від декількох грамів до десятків тонн з різних сплавів як в умовах одиничного, так і серійного і масового виробництва. Це пояснюється відносною простотою технологічного процесу, дешевизною використовуваних матеріалів, достатньої точністю виливків, хорошою чистотою поверхні, можливостями механізації і автоматизації процесу їх виготовлення.

У ливарному виробництві застосовують також форми, виготовлені зі спеціальних вогнетривких мас, наприклад на основі графіту. У таких формах можна отримувати до декількох десятком виливків без істотного зносу форми. Ці форми називаються полупостоянная. Їх застосовують при дрібносерійному виробництві виливків з чавуну та кольорових сплавів (алюмінієвих, мідних). Для масового і великосерійного виробництва стійкість цих форм недостатня, а для одиничного виробництва висока вартість їх виготовлення.

Широке застосування знаходять металеві форми, звані також постійними. У цих формах можна отримувати від декількох десятків до декількох тисяч виливків зі сталі, чавуну і кольорових сплавів. Відлиття можуть мати складну конфігурацію і масу кілька тонн. Найбільш часто в металевих формах виготовляють виливки малої і середньої (до декількох десятків кілограмів) маси з легких кольорових сплавів.

Виливки, отримані в металевих формах, мають чисту поверхню і підвищену точність розмірів. Застосування постійних форм дозволяє виключити формувальну суміш, поліпшити умови праці, механізувати й автоматизувати виробництво. Однак вартість металевих форм досить висока, тому їх застосовують в умовах великосерійного і масового виробництва виливків.

Технологічний процес виготовлення відливок в разових формах широко поширений в ливарному виробництві. Він складається з різних процесів, які здійснюються в спеціальних цехах або відділеннях ливарного цеху (див. додаток 2).

Технологічний процес виготовлення виливки починається з підготовки модельного комплекту: моделей або модельних плит, модельних щитків, стрижневих ящиків, сушильних плит, шаблонів для перевірки розмірів форми і стрижнів, кондукторів до шаблонів для контролю правильності установки стрижнів у формі, опок, штирів і т. д .

Модельний комплект виготовляють в модельному цеху або модельному відділенні ливарного цеху.

Не менш важливою ланкою технологічного ланцюга виявляєте підготовка матеріалів для виготовлення ливарної форми. Формувальними матеріалами називають матеріали, застосовувані для виготовлення разових і полупостоянная форм. Це піски, сполучні і спеціальні добавки. Вихідні формувальні матеріали зберігають на складі формувальних матеріалів в спеціальних ємностях і бункерах. При надходженні на склад обов'язково перевіряють відповідність їх якості сертифікату. Контроль якості формувальних матеріалів роблять у спеціальних лабораторіях.

Процес виготовлення ливарних форм називають формуванням. У ливарному виробництві використовують ручну і машинну формовку: в одиничному і дрібносерійному виробництві - ручну формовку (форми виготовляють зазвичай за дерев'яним моделям), в поточно-масовому і серійному виробництві - машинну (форми виготовляють на машинах по металевих моделей).

Стрижні отримують за допомогою скриньок або шаблонів. Готові стрижні сушать у спеціальних печах (сушилах) для збільшення їх міцності, газопроникності, а також зменшення газотворной здібності. Стрижні перед установкою в форму забарвлюють фарбами, що складаються з вогнетривких матеріалів: графіту, пилоподібного кварцу, циркону обезжелезенного та ін, що необхідно для підвищення чистоти поверхні виливки.

Перед складанням сирі напівформи пріпилівают (графітом, тальком, деревним вугіллям тощо) і забарвлюють для отримання чистої поверхні виливки. Якщо виливок має порожнину, то у форму перед складанням встановлюють стрижень. Потім форму збирають, скріплюють опоки болтами чи скобами і подають на заливання рідким металом.

У якості вихідних матеріалів для отримання рідкого чавуну і сталі використовують чушковий ливарний і переробні чавуни, чавунний і сталевий брухт. Брикетованих стружку, феросплави, паливо і флюси. Ці вихідні матеріали називають шихтовими. Їх зберігають на складі шихти, де також виробляють підготовку вихідних матеріалів до плавки: сортування, дроблення до необхідних розмірів, шихтовку - зважування окремих порцій різних матеріалів відповідно до розрахунку для отримання заданого хімічного складу металу.

Підготовлену шихту спеціальними транспортними засобами подають у плавильне відділення для приготування рідкого металу (плавки металу).

Плавильними печами називають агрегати, призначені для розплавлювання і перегріву чорних і кольорових металів і сплавів. Для плавки чавуну застосовують спеціальні печі-вагранки, електропечі і полум'яні печі; для плавки сталі-мартенівські печі, конвертори, електропечі, для плавки кольорових сплавів - електропечі і полум'яні печі.

Розплавлений метал повинен бути перегрітий в печі до певної температури, щоб він добре заповнював ливарну форму. Після розплавлення і перегріву метал зливають з печі в різні ковші і транспортують на дільницю заливки форм. Метал, залитий у форму, віддаючи теплоту формі, охолоджується і твердне.

Після охолодження виливки форми руйнують (вибивають) і виливки витягують з форм. Вибивання форм роблять тільки після охолодження виливка до певної температури, так як при високих температурах сплави недостатньо міцні і виливок може зруйнуватися. Вибивання форм здійснюють на спеціальних установках, розташованих у відділенні або на ділянці вибивки.

Відлиття мають літники, випори, іноді задирки і затоки металу, їх поверхня може бути забруднена пригоріла до неї формувальної сумішшю. Відрізку або обрубка літників, випоровши, задирок, очищення поверхні виливків виробляють у відділенні очищення обрубки виливків спеціальним інструментом, на дробоструминних і дробометних установках, в гідравлічних, пескогідравліческіх і очисних барабанах.

Після цього виливки надходять у відділ технічного контролю (ВТК). Тут виробляють контроль виливків: перевіряють їх розміри і герметичність, наявність внутрішніх і зовнішніх дефектів (усадочних раковин, газових раковин, тріщин і т. д.), механічні властивості і структуру металу. Виливки, мають незначні дефекти, виправляють різними способами: газової і електричної заваркою, просоченням різними смолами, нанесенням замазки та ін

Дуже часто для отримання необхідних структури і механічних властивостей, зняття внутрішніх напружень виливки піддають термічній обробці-нагріванню і охолодженню по строго заданим режимам (за часом і температурі) в термічних печах. Ця операція проводиться в термічному відділенні ливарного цеху. Потім виливки знову піддають очищенню і контролю.

Прийняті ВТК чи майстром ливарного цеху. виливки відправляють на склад готових виробів, а звідти на механічну обробку. Деякі виливки перед відправкою в механічний цех забарвлюють, щоб запобігти корозії.

При механічній обробці відливок надається остаточна геометрична форма, необхідні точність і чистота поверхні, передбачені кресленнями і технічними умовами на готову деталь. Це найбільш трудомісткий процес у машинобудуванні, так як витрати на механічну обробку становлять 40-60% витрат на виготовлення машини. Отже, необхідно прагнути одержувати виливки з мінімальними припусками на механічну обробку або такими точними і чистими, щоб не була потрібна механічна обробка.

1.Ізготовленіе модельних комплектів.

1.1.Общая відомості.

Для виготовлення виливків застосовують велике число різних пристосувань, які називають ливарної оснащенням. Частина ливарної оснастки, включає всі технологічні пристосування, необхідні для отримання у формі відбитка моделі виливки, називають модельним комплектом.

Модельний комплект складається з моделей виливки і елементів литниково-живильної системи; стрижневих ящиків; модельних плит для установки чи кріплення моделей виливки і ливникової системи; сушильних плит і пристосувань для доводки і контролю форм і стрижнів.

При формуванні крім модельного комплекту використовують опоки і різні пристосування - наповнювальні рамки, щитки, штирі, скоби і т.д. Поетом, з поняттям "формувальний комплект", тобто повний комплект оснащення, необхідний для одержання разової форми.

Модельні комплекти виготовляються робітниками-модельник, як правило, високої кваліфікації.

Модельний комплект повинен задовольняти наступним основним вимогам:

1) Забезпечувати отримання виливки певної геометричної форми і розмірів;

2) Володіти високою міцністю і довговічністю, тобто забезпечувати виготовлення необхідної кількості форм і стрижнів;

3) Бути технологічним у виготовленні;

4) Володіти мінімальною масою і бути зручним в експлуатації;

5) Мати мінімальну вартість з урахуванням вартості ремонту;

6) Зберігати точність розмірів і міцність протягом певного часу експлуатації.

Необхідні точність, міцність і довговічність модельного комплекту залежать від умов виробництва одиничного, серійного, масового. В одиничному і дрібносерійному виробництві найчастіше використовують дерев'яні модельні комплекти; в масовому і великосерійному виробництві - металеві модельні комплекти, які хоча і дорожчий, але значно довговічніше дерев'яних.

У серійному виробництві у багатьох випадках успішно застосовують моделі з пластмас, наприклад епоксидних смол, а також з гіпсу і цементу.

Металеві та пластмасові моделі протягом тривалого терміну служби зберігають точність розмірів, сприяють отриманню чіткої конфігурації виливки, міцні й довговічні. Однак вартість виготовлення металевих і пластмасових моделей в 3-5 разів перевищує вартість виготовлення дерев'яних, тому їх застосування повинно бути обгрунтовано економічним розрахунком. Правильний, економічно обгрунтований вибір матеріалу доячи модельного комплекту дозволяє істотно знизити собівартість виливків.

1.2.Оборудованіе та інструмент.

Устаткування. Для обробки дерева застосовують циркулярні та стрічкові пили, верстати: фугувальні, рейсмусові, фрезерні, шліфувальні, шипорізні.

Циркулярний круглопильний верстат використовують для поздовжнього й поперечного розпилювання дощок і брусків.

Стрічковий верстат застосовують для прямолінійного та криволінійного розпилювання дощок. Пиломатеріали подають вручну під ріжучу кромку рухається вертикально замкненого стрічкового полотна. Для безпечної роботи стрічкове полотно разом зі шківами захищають кожухом з металевої сітки.

Фугувальний верстат застосовують для обробки площин брусків і дощок. На плиті столу верстата знаходиться вал з пластинчастими ножами, який обертається від електродвигуна. Переміщенням плити столу за допомогою гвинтів встановлюють певну товщину  зрізати стружку. Дошки на фугувальний верстат подають вручну, з притиском дошки до плити.

Рейсмусовий стругальний верстат застосовують для стругання поверхні дошки і для вирівнювання її товщини. Зазвичай на рейсмусових верстатах стругають дошки, одна їх поверхонь яких оброблена на фугувальному верстаті стругають дошки, одна з поверхонь яких оброблена на фугувальному верстаті. Рейсмусовий стругальний верстат має стіл, що переміщається по вертикалі для установки заданої товщини обстругивают дошки, вал з ножами, що обертається від електродвигуна. Дошка до ножового валу подається спеціальними валиками і роликами.

На фрезерних верстатах обробляють криволінійні поверхні дерев'яних заготовок, особливо для стрижневих ящиків, які мають велике число криволінійних поверхонь. Фрезерні верстати бувають декількох типів: вертикальні, горизонтальні і копіювальні.

Шліфувальний верстат застосовують для шліфування стрічкою або шкіркою дерев'яних заготовок моделей і стрижневих ящиків. Шліфувальні верстати бувають різних конструкцій: стрічкові, дискові та комбіновані.

Токарний верстат застосовують для обробки заготовок моделей і стрижневих ящиків, мають форму тіл обертання. Заготівлю зміцнюють в центрах верстата на планшайбі або в спеціальному патроні. Заготовки діаметром 150-300 мм з розташуванням волокон деревини перпендикулярно осі обертання закріплюють на планшайбі шурупами. Заготовки моделей шківів, маховиків та інших моделей діаметром 3000 мм і більше обробляють на токарно-лобових верстатах.

Для стругання, фрезерування, свердління, шліфування, загвинчування шурупів і т.д. застосовують електрифікований інструмент, що значно полегшує працю модельника. Найбільш поширені наступні інструменти: дискова електропила моделі І-78 з редуктором для обрізки заготовок, пропилювання пазів та інших робіт, стрічкова електропила, електрорубанок, електрофреза, електроразвертка, а також інструмент для електрошліфованія поверхонь моделі.

Міряльний інструмент. При виготовленні моделей і стрижневих ящиків користуються вимірювальним інструментом: усадочним метром, косинцем, малкою, рейсмусом, циркулем, кронциркулем, нутромером і штангенциркулем.

Усадочним метром вимірюють розміри заготовок моделей і стрижневих ящиків. Усадочні метри (лінійки) виготовляють довжиною більше звичайного простого метри на величину усадки сплаву виливки.

Косинцем перевіряють прямі кути і розмічають перпендикулярні лінії на брусках і дошках, він складається з колодки і вставленої в неї під прямим кутом тонкої лінійки. При користуванні кутником копил прикладають до площини заготовки, прийнятої за базу.

Малка, металева або дерев'яна, служить для перевірки різних кутів і для розмітки, складається з колодки і лінійки (пера), з'єднаної з колодкою шарнірним гвинтом.

Рейсмус необхідний для проведення паралельних ліній на брусках і дошках. У колодку рейсмуса вставлені два дерев'яних або металевих бруски, які мають на кінцях металеві шпильки. При роботі колодку притискають до базової площини дошки, а кожен брусочок закріплюють на певній відстані то площині колодки до металевої шпильки. При переміщенні колодки металева шпилька завдає на поверхню дошки ризику.

Кронциркулем вимірюють зовнішні розміри тіл обертання, а також товщину виробів, нутромером - діаметри отворів, поглиблення і відстані між окремими частинами моделі.

Штангенциркулем розмічають окружності великих розмірів.

Різальний та стругальний інструмент. При виготовленні моделей і стрижневих ящиків використовують стругальний та різальний інструмент: стамески, Шерхебелем, рубанки, фуганки, цінубелі, свердла і пристосування для згортання.

Плоскими стамесками обробляють плоскі і опуклі поверхні. Напівкруглими стамесками вирізають внутрішні криві поверхні. Клюкарзи обробляють поверхні, які неможливо обробити звичайними стамесками. За допомогою долота отримують заглиблення у моделях та стрижневих ящиках.

Шерхебель використовують для грубої обробки деревини. У проріз колодки шерхебеля вставляють під кутом 450 пластину з лезом напівкруглої форми, закріплену клином.

Для отримання більш чистої поверхні застосовують одинарні або подвійні рубанки.

Рубанками з подвійними різцями обробляють торцеві і часткові поверхні заготовок.

Площині довжиною більше 300 мм, коли потрібно отримати плоску поверхню виробу, стругають фуганком. Пристрій фуганка аналогічно пристрою рубанка.

2.Формовочние матеріали і суміші.

2.1.Загальна відомості.

Формувальними матеріалами називаються матеріали, застосовувані для виготовлення ливарних форм і стрижнів. Формувальні матеріали поділяють на вихідні формувальні матеріали, формувальні і стрижневі суміші, допоміжні формувальні склади.

Вихідні формувальні матеріали діляться на дві групи: 1) основні - вогнетривка основа суміші (кварцовий пісок і т. д.), сполучні матеріали (глина, різні смоли, інші зв'язувальні речовини); 2) допоміжні, наприклад різні добавки (вугілля, деревне борошно , торф і т. д.), що додають формувальної або стрижневою суміші певні властивості.

Формувальні і стрижневі суміші готують з вихідних формувальних матеріалів і з відпрацьованих сумішей (суміші, вживані). Склад сумішей залежить від призначення, способу формування, роду що заливається в форму металу.

Допоміжні формувальні склади це матеріали (фарби, клеї, замазки), необхідні для обробки та виправлення форм та стрижнів.

2.2.Свойства формувальних сумішей.

Для отримання якісних форм, стрижнів і придатних виливків формувальні і стрижневі суміші повинні володіти технологічними властивостями, відповідальними певним вимогам.

Для хорошого ущільнення формувальної суміші в опоке велике значення має пластичність суміші здатність деформуватися під дією прикладених зовнішніх зусиль або власної маси, що забезпечує отримання відбитка моделі чи заповнення порожнини стрижневого ящика. Пластичність формувальної і стрижневої суміші залежить від властивостей складових суміші і застосовуваних зв'язуючих. Наприклад, суміш з масляним сполучною має великий пластичністю; піщано-глинисті суміші мають невелику пластичність.

Ливарна форма повинна мати достатню міцність, щоб при складанні, транспортуванні і заливанню металом вона не руйнувалася. Тому і формувальна суміш повинна володіти певною міцністю здатністю чинити опір руйнуванню під дією навантаження. Міцність формувальної суміші залежить від зернистості піску, вологості, щільності і від змісту глини або сполучних у суміші. Зі збільшенням щільності, зменшенням розміру зерен піску, збільшенням гліносодержанія міцність суміші зростає.

Сипкість суміші впливає на зависання її в бункерах, на заповнення і рівномірність розподілу суміші при засипці в опоку, якість і тривалість перемішування суміші у змішувачах. З сипучістю пов'язана комкуемость здатність суміші утворювати грудки. Сипкість і комкуемость залежать від міцності зв'язків піщин у місцях контакту. Початкова (насипна) щільність суміші підвищує рівномірність ущільнення форми. Тому суміш повинна мати гарну сипкість мінімальну комкуемость.

Велике значення має поверхнева міцність опір поверхневого шару форми або стрижня стирання. Поверхнева міцність характеризується осипаемость.

В процесі заливки і охолодження виливки стінки форми нагріваються металом до високих температур, рівних практично температурі металу, тому формувальні матеріали повинні володіти високою вогнетривкістю. Це одна з головних вимог, що пред'являються до формувальним матеріалам.

Вогнетривкість здатність суміші опиратися розм'якшенню або розплавлення під дією високої температури рідкого металу залежить від вогнетривкості складових суміші і кількісного їх співвідношення. Чим більше домішок у піску і глині, тим менше вогнетривкість формувальних і стрижневих сумішей. Чим крупніше пісок і чим менше в ньому домішок, пилу і більше кремнезему, тим більше огнеупорна суміш.

В процесі заливання форми металом органічні матеріали, що входять до складу формувальної суміші (сполучні, тирсу), згоряють і виділяють гази, волога випаровується і утворює велику кількість парів. Здатність суміші виділяти гази при заливці називається газотворностью. Вона визначається кількістю газів, що виділяються з 1 кг суміші. Утворені гази, пари і повітря прагнуть вийти з форми через пори формувальної суміші. Тому вона повинна мати достатню газопроникність.

Газопроникність властивість суміші пропускати через себе гази - залежить від якості і кількості глинистих складових і кварцового піску. Чим більше піску в формувальної суміші і чим він більший, тим вище газопроникність суміші, і навпаки. Газопроникність залежить також від форми зерен піску, вологості, наявності пилу, вугілля, ступеня ущільнення і т. п. Чим більше пилу в піску, тим менше газопроникність. При швидкому газоутворенні і недостатньою газопроникності суміші тиск газу перевищує тиск залитого металу, і газ прагне вийти з форми не через суміш, а через метал. У цьому випадку у виливках можуть з'явитися і газові раковини.

У процесі затвердіння й охолодження розміри виливки зменшуються внаслідок усадки металу. Однак форма перешкоджає усадці, в результаті в виливку можуть виникати напруги і з'являтися тріщини. Тому формувальна суміш повинна володіти піддатливістю здатністю скорочуватися в обсязі і переміщатися під дією усадки виливки.

Висока міцність і газопроникність формувальної суміші забезпечуються однорідністю - рівномірним розподілом в формувальної суміші складових компонентів в результат ретельного перемішування.

Формувальні і стрижневі суміші повинні мати мінімальної прилипаемостью до моделі або стержневому скриньки, що залежить від вмісту вологи, сполучній добавки і її властивостей. Прилипаемость суміші підвищується із збільшенням кількості рідини в суміші. Сульфітно-спиртова барда збільшує прилипаемость суміші, масляні сполучні зменшують її.

Гігроскопічність-здатність формувальної і стрижневої суміші поглинати вологу з повітря залежить від властивостей сполучною добавки. Стрижні, виготовлені з сумішей на сульфітної барді, мають велику гігроскопічність. Тому зібрані форми з такими стрижнями не можна витримувати перед заливанням металу, у противному випадку збільшується шлюб по газовим раковинам.

Довговічність здатність суміші зберігати властивості при повторних зливках. Чим довговічніше суміш, тим менше додають у відпрацьовану суміш свіжих формувальних матеріалів при її переробці. Звільнення відпрацьованої суміші від пилу, введення свіжої піску і глини дозволяють відновити властивості суміші.

 Вибіваемость - здатність стрижневою суміші легко віддалятися при вибивка її з охолодженої виливки залежить від кількості піску, глини і виду сполучного в стрижневих сумішах.

2.3.Пріготовленіе формувальних і стрижневих сумішей.

Формувальні і стрижневі суміші готують з свіжих піщано-глинистих формувальних матеріалів, добавок та відпрацьованої суміші. Залежно від маси виливків витрата формувальних сумішей коливається від 500 до 1300 кг, а свіжих матеріалів від 500 до 1000 кг на 100 кг придатних виливків.

Технологічний процес приготування формувальних сумішей складається з наступних основних операцій: 1) попередньої обробки свіжих формувальних матеріалів і добавок; попередньої обробки відпрацьованої формувальної суміші; 3) приготування суміші з попередньо підготовлених свіжих і відпрацьованих формувальних сумішей, добавок та зв'язуючих.

Попередня обробка свіжих формувальних матеріалів включає операції сушіння піску, тонкого подрібнення кам'яного вугілля, просіювання піску і вугілля. Відпрацьована суміш перед повторним використанням охолоджується, розпушується, піддається магнітної сепарації і просівається.

Сушка піску та глини проводиться в різних печах (трубчастих, вертикальних і горизонтальних) і на плитах. Найбільш поширені вертикальні і горизонтальні сушильні печі. Вертикальні печі застосовують для сушіння кварцових і малоглинистих пісків. Для жирних ж пісків і глин їх не застосовують внаслідок налипання матеріалів на диски і плужки. Широке застосування знаходять установки для сушіння піску в киплячому шарі. У механізованих цехах пісок і глину сушать в барабанах з водяним охолодженням піску після сушіння. Свіжий пісок сушать при 250  С. Продуктивність таких сушило від 5 до 20 т / год і вище.

Останнім часом стали застосовувати установки з сушінням піску гарячим повітрям. Пісок з бункера завантажують в трубу, в яку знизу подається повітря, нагрітий до 200-250 ° С. Сирий пісок захоплюється вгору зі швидкістю 15-17 м / с і швидко висихає. Продуктивність установки може доходити до 15 т / год сухого піску.

Суху глину розмальовують і просівають до порошкоподібного стану. Глину розмелюють в бігунах або ж у кульових млинах. Тонке подрібнення глини і кам'яного вугілля досягається в кульових млинах. Кульова млин представляє собою металевий барабан, футерованих сталевими плитками з зазорами між ними. Глину або кам'яне вугілля завантажують в барабан через вирву. При обертанні барабана сталеві кулі, що знаходяться усередині нього, розмелюють глину чи вугілля. Розмелений матеріал провалюється через зазори між плитками і проходять крізь сито. Готовий матеріал висипають з барабана. Продуктивність кульових млинів 100-8000 кг / ч.

Замість сухої глини часто застосовують глинисту і гліноугольную емульсію (розчин глини або глини і вугільного порошку у воді). При використанні емульсії глину і бентоніт можна не сушити і не молоти, у зв'язку з чим відпадає ряд операцій по підготовці і транспортуванні цих матеріалів. Глиниста емульсія повинна мати щільність 1,09-1,15 г/см3, її готують таким чином: у бак-мішалку з водою завантажують глину і перемішують протягом певного часу до досягнення емульсією заданої щільності. Готову емульсію випускають через вентиль бака-мішалки.

Гліноугольную емульсію готують в баку-концентраторі, в який подають певну кількість глинистої і гліноугольной емульсії. Після наповнення бака-концентратора емульсію перемішують до потрібної щільності (1,1-1,5 г/см3) і потім спеціальними насосами-дозаторами автоматично подають у бігуни або змішувачі.

Обробка відпрацьованою формувальної суміші. Відпрацьована формувальна суміш, вибита з опок, перед повторним використанням повинна бути попередньо перероблена. У немеханізованих ливарних цехах її просівають на звичайному ситі або на пересувній виготовлення сумішей установці, де відбувається відділення металевих частинок та інших сторонніх домішок. У механізованих цехах відпрацьована суміш подається під вибивних гратах стрічковим транспортером у виготовлення сумішей відділення. Великі грудки суміші, що утворюються після вибивки форм, зазвичай розминають гладкими або рифленими вальцями. Металеві частки відокремлюють магнітними сепараторами, встановленими на ділянках передачі відпрацьованою суміші з одного транспортера на інший.

Регенерація (відновлення) полягає у витяганні піску з відпрацьованих сумішей і приведення його властивостей у відповідність до встановлених технічних вимог на формувальні піски. В залежності від умов роботи цеху регенерацію відпрацьованої суміші виробляють різними способами: мокрим, електрокоронним і спеціальним для сумішей, приготованих на рідкому склі.

Мокрий спосіб регенерації застосовують головним чином в цехах, що мають гідравлічні чи пескогідравліческіе установки для очищення виливків. При мокрому способі зерна піску за допомогою води відмиваються від глини і дрібного пилу, які потоком води мчать у відстійники і далі в відхід. Промитий і обеспиленним пісок осідає на дно збірника, звідки грейфером подається в сушильну піч, а потім просівається і використовується для приготування формувальних сумішей.

При електрокоронной регенерації відпрацьована суміш розділяється на частки різних розмірів за допомогою високої напруги. Піщинки, поміщені в поле електрокоронного розряду, заряджаються негативними зарядами. Якщо електричні сили, що діють на піщинку і притягають її до осадительному електроду, більше сили тяжіння, то піщинки осідають на поверхні електрода. Змінюючи напруга на електродах, можна розділяти пісок, що проходить між ними, по фракціях.

Регенерація формувальних сумішей з рідким склом здійснюється спеціальним способом, так як при багатократному використанні суміші в ній накопичується більш 1-1,3% лугу, що збільшує пригар, особливо на чавунних виливках. Під обертовий барабан установки для регенерації подають одночасно суміш і гальку, які, пересипаючи з лопатей на стінки барабана, механічно руйнують плівку рідкого скла на зернах піску. Через регульовані жалюзі в барабан надходить повітря, що відсмоктується разом з пилом в мокрий пиловловлювач. Потім пісок разом з галькою подають у барабанне сито для відсіювання гальки і великих зерен із плівками. Годний пісок з сита транспортують на склад.

Приготування формувальних і стрижневих сумішей. Дуже важливими операціями є зволоження і перемішування суміші. Ретельне перемішування суміші необхідно для рівномірного розподілу її складових. При перемішуванні глина і сполучне обволікають зерна піску, грудки окремих складових руйнуються і рівномірно розподіляється волога. Добре перемішана суміш має максимальної міцністю і газопроникністю. Для перемішування суміші застосовують лопатеві змішувачі або бігуни.

Лопатевої змішувач це машина безперервної дії, він може бути вбудований в автоматизовану виготовлення сумішей систему. Змішувач часто застосовують для приготування сумішей з низьким вмістом глини (наповнювальних сумішей, сипучих і т. д.) або сумішей з рідкими сполучними. Суміші з високим вмістом глини в лопатевому змішувачі погано перемішуються і тому володіють низькими технологічними властивостями. Такі суміші зазвичай готують в коткових змішувачах-бігунах.

Порядок завантаження складових суміші. Спочатку завантажують сухі матеріали: пісок, глину і відпрацьовану формувальну суміш. Суху суміш перемішують приблизно 1-3 хвилини і потім зволожують. У разі застосування глинистої емульсії (розчину глини у воді або ж гліноугольной емульсії) вологість регулюють додаванням розчину емульсії і води. Після зволоження суміш ще раз перемішується протягом декількох хвилин. Сполучні зазвичай завантажують останніми. Тривалість перемішування становить для суміші: наповнювальної 2-3 хв, 3-5 хвилин і облицювальної 5-10 хв.

Для швидковисихаючих облицювальних сумішей особливе значення порядок завантаження і тривалість перемішування сумішей. Зазвичай швидковисихаючі суміші готують у змішувальних бігунах. При приготуванні цих сумішей спочатку в бігуни завантажують сухі матеріали (відпрацьовану суміш, пісок, добавки тощо) і перемішують протягом 5 хвилин, потім вводять сполучне й воду, все перемішують ще 7-10 хв. Готова суміш повинна вилежатися перед вживанням протягом кількох годин для рівномірного розподілу в ній вологи.

При приготуванні швидковисихаючих сумішей з рідким склом спочатку завантажують пісок, глину і перемішують 2-3 хв, потім додають їдкий натр і суміш ще раз перемішують 3-4 хвилини, потім вводять рідке скло і знову перемішують 10-12 хвилин. Після цього додають мазут і знову перемішують протягом 4-5 хвилин.

3.Ізготовленіе форм

3.1.Общіе відомості.

Процес виготовлення ливарних форм називається формуванням. Він здійснюється у формувальних відділеннях ливарного цеху. Стрижні виготовляють в стержневом відділенні і подають на складанні форми в формувальне відділення. Виготовлення форм, стрижнів і збірка форми - найбільш відповідальні етапи виробництва виливків. Більше 80% виливків отримують в разових ливарних формах, так як вартість їх виготовлення досить низька, разом з тим в них можна отримати практично будь-яку по конфігурації,

складності і масі виливок з найбільш поширених чорних і кольорових сплавів.

Застосовують наступні способи формування: 1) у грунті і кесонах; 2) в опоках; 3) безопокового; 4) за шаблоном; 5) по скелетним моделям і контрольним перетинах; 6) у стрижнях; 7) із застосуванням швидкотверднучих сумішей.

У залежності від ступеня механізації процесу виготовлення форм розрізняють три види формовки: ручну, машинну і автоматичну. На машинобудівних заводах ручну формовку застосовують для отримання однієї виливки чи декількох, наприклад в умовах дослідно-експериментального виробництва, при виготовленні унікальних виливків, а також для ремонту. Машинну формовку застосовують в умовах серійного і масового виробництва виливків або для автоматизації процесу виготовлення форм небудь однієї виливки (спеціалізовані автомати).

3.2.Інструмент для ручного формування.

При виготовленні і обробці ливарних форм застосовують різноманітний інструмент. У залежності від призначення його можна розділити на дві групи.

Перша група - це інструменти, які застосовуються для наповнення опоки сумішшю, ущільнення суміші та вентиляції форми (лопати, сита, трамбування, ручні та пневматичні трамбовки, вентиляційні голки і т.д.), а також для перевірки стану моделі в горизонтальній площині (рівень або ватерпас).

Друга група - це інструменти, призначені для вилучення моделі з форми і обробки форми (кисті прядив'яні і щітки, підйоми різьбові і гвинтові, гаки, молотки, важкі і легкі гладилки, гачки з лезом різних розмірів, ланцети, ложечки, полозки різних профілів).

3.3.Опокі.

Форми в ливарному виробництві виготовляють в основному в опоках. Опоками називають жорсткі рамки (прямокутні, квадратні, круглі, фасонні) з чавуну, сталі, алюмінієвих сплавів, що оберігають піщану форму від руйнування під час її збирання, транспортування і заливання. Опоки виготовляють з чавуну марок СЧ 15-32, СЧ 18-36 і стали марок 20Л, 25Л і 30л. Найбільш досконалими вважають литі і зварні сталеві опоки, так як вони міцніші чавунних.

Зазвичай форму виготовляють у двох опоках - верхньої і нижньої. Поверхні опок, які звернені один до одного при зборці (площини роз'єму), стругають, а іноді шліфують для того, щоб забезпечити щільність прилягання напівформ.

Для транспортування і перевертиванія опок в процесі формування (на малих опоках) передбачені ручки, на великих (кранових) - цапфи. У стінках опоки роблять вентиляційні отвори для виходу газів, що утворюються при заливці форми. Формувальна суміш в опоках великих розмірів утримується ребрами-хрестовинами (шпонами).

3.4.Формовка в опоках.

У ливарному виробництві широко поширена формовка в опоках головним чином по роз'ємним моделям, причому формовку найчастіше здійснюють у двох і рідше в трьох і більше опоках. При формуванні в опоках виливки виходять більш точні, ніж при формуванні в грунті, так як опоки центруються за допомогою штирів.

Формування в опоках є більш продуктивною, ніж формовка в грунті. Застосовують кілька способів формування: 1) у двох опоках; 2) з підрізуванням; 3) з фальшивою опокой; 4) з перекидним дурнем; 5) в декількох опоках; 6) за моделлю з від'ємними частинами.

Формування в двох опоках по рознімної моделі. Процес виготовлення форми починають з установки моделі або її половини на модельну плиту. Потім на плиту встановлюють порожню нижню опоку і поверхню моделі змочують сумішшю гасу з мазутом або пріпилівают дрібним піском. Після цього через ручне сито просівають облицювальну суміш. Товщина шару облицювальної суміші для дрібних виливків 15-30 мм, а для великих

30-40 мм. При формуванні великих виливків з високими стрімкими стінками облицювальну суміш просівають через сито тільки для покриття горизонтальній площині моделі. Обкладку прямовисних стінок виробляють тієї ж облицювальної сумішшю. У опоку засинають наповнювальну суміш і її ущільнюють. Для досягнення рівномірної щільності форми наповнювальну суміш засипають у опоку верствами (57-75 мм) і ущільнюють ручною або пневматичної трамбуванням. При ущільненні не можна вдаряти трамбівкою за моделлю, так як формувальна суміш в місцях удару буде сильно ущільнена і в виливках можуть утворитися газові раковини. Особливо ретельно слід ущільнювати суміш в кутах і біля стінок опоки.

Надлишок формувальної суміші після ущільнення згрібають лінійкою врівень з крайками опоки і Душник проколюють вентиляційні канали так, щоб Душник не доходив до моделі на 10-15 мм. Потім опоку разом з модельною плитою повертають на 180 0 і встановлюють другу половину моделі.

Щоб усунути прилипання формувальної суміші верхній напівформи до нижньої, площину роз'єму нижній напівформи присипають сухим розділовим піском. Цей пісок здувають з поверхні моделі стиснутим повітрям. Верхню опоку ставлять на нижню і через сито насипають на модель шар облицювальної суміші, встановлюють модель стояка і насипають наповнювальну суміш. Після цього ущільнюють суміш. Надлишки суміші згрібають і роблять наколи Душник.

Форму розкривають і змочують її поверхню поблизу моделі водою. Для попередження догляду рідкого металу з форми при заливці по сирому на площині роз'єму форми роблять ризики (підрізування) навколо моделі на відстані 50-70 мм від неї. При заливанні металу в сухі форми і особливо при незадовільному стані опок в більшості випадків на площину розняття форми кладуть тонкий шар глини, який при спарюванні напівформ повністю виключає Прово металу їх форми. Моделі не слід розташовувати близько до раю опоки; відстань від моделі до стінки опоки має бувальщина не менш 25-50 мм в залежності від маси виливки і габаритних розмірів опоки.

У модель ввертають або забивають підйом. Потім її злегка розштовхують ударами молотка з підйому і витягають їх форми. Так само витягують моделі елементів ливникової системи, стояка, випора, живильника. Невеликі моделі виймають з форми вручну, а великі - краном.

Вилучення моделі з форми є відповідальною операцією, і виробляти її потрібно дуже обережно, щоб не зруйнувати форму. Сильно розштовхувати модель не рекомендується, так як при цьому виливки виходять із збільшеними розмірами і масою.

Після вилучення моделі поверхню форми обробляють. Пошкоджені місця форми виправляють гладилками, ложечками, ланцетами і т.д. Деякі частини форми зміцнюють шпильками. Оброблену форму, виготовлену по-сирому, перед складанням присипають порошкоподібною графітом або деревно-вугільним порошком. При формуванні по-сухому поверхню форми не пріпилівают, а фарбують. Форми зазвичай забарвлюють після сушки, коли форма ще не охолола. Іноді форми фарбують 2 рази: до і після сушіння. Потім встановлюють стрижень і збирають форму.

Формування в двох опоках по нероз'ємної моделі. Невелику кришку отримують по дерев'яній нероз'ємної моделі. Спочатку формують нижню опоку. На дерев'яну плиту встановлюють модель і нижню опоку, а потім насипають формувальну суміш і ущільнюють її. Опоку з плитою перевертають на 1800, встановлюють верхню опоку і моделі ливникової системи, і також насипають в верхню опоку формувальну суміш і ущільнюють. Після цього піднімають верхню напівформи, перевертають її на 1800 і витягають моделі їх форми. Потім форму обробляють, збирають і заливають металом.

3.5.Машінная формовка.

Машинну формовку застосовують головним чином в серійному і масовому виробництві і значно рідше у малосерійному та одиничному виробництві. Машинну формовку здійснюють, як правило, в двох опоках, виняток становить формування в стопку і безопокового формування.

Форма зазвичай складається з двох напівформ - верхній і нижній. При виготовленні форм на машинах необхідно мати моделі, модельні плити, спарені сталеві опоки, штирі. У масовому і великосерійному виробництві застосовують металеві моделі, в серійному виробництві - дерев'яні моделі, укріплені на координатних плитах. У всіх випадках формовку на машинах здійснюють за моделями, змонтованим на металевих плитах, що підвищує точність виливків, а механізація основних операцій (ущільнення форми і вилучення моделі) повністю звільняє формувальників від трудомістких ручних операцій.

Машинна формування проти ручний має ряд переваг: висока продуктивність, точність виливків і, як наслідок, менші припуски на механічну обробку, рівномірність ущільнення форми, можливість виконання роботи формувальники більш низької кваліфікації.

Точність розмірів виливків при машинної формуванню забезпечується застосуванням більш точних (з меншими ухилами) моделей, заміною операції розштовхування моделей вібрацією при їх витяганні з форми, хорошим центруванням опок.

Для машинної формовки використовують три типи модельних плит:

односторонні - на одній плиті змонтована нижня частина моделі, а на іншій - верхня частина моделі; 2) двосторонні - на одній стороні плити змонтована модель верху, а на іншій - низу (формовка на одній машині);

реверсивні - нижню і верхню опоки формуют на одній плиті, а при збірці верхню опоку повертають на 1800.

Постійне кріплення моделей до плит використовують у масовому і великосерійному виробництві. Збірні модельні плити, що складаються з вкладишів з моделями, застосовують у дрібносерійному виробництві; координатні модельні плити - в одиничному і дрібносерійному виробництві. Координатні плити мають отвори для установки моделі та визначення правильності її положення. Отвір на плиті позначають шифром, що складається їх букви і цифри. За допомогою цього шифру встановлюють моделі на плиті.

Технологічний процес виготовлення ливарних форм на машинах складається з ряду операцій.

Основні операції ущільнення формувальної суміші в опоке і вилучення моделі з форми визначають якість майбутньої виливки: наявність в ній засмічень, газових раковин, тріщин; правильність геометрії; чистоту поверхні.

Допоміжні і транспортні операції установка порожній опоки на машину, обприскування і обдування модельної плити, засипка формувальної суміші в опоку, транспортування готових форм - виконуються спеціальними допоміжними і транспортними механізмами машини.

У залежності від ступеня механізації допоміжних і транспортних операцій розрізняють: 1) механізовану формовку, коли робочий вручну управляє роботою механізмів, що виконують основні, допоміжні і транспортні операції, і 2) автоматичну формовку, коли роботою механізмів управляє машина.

Найбільш трудомісткими і відповідальними є операції ущільнення ливарної форми і вилучення моделі.

Існує кілька способів ущільнення формувальних сумішей на машинах: пресуванням, пресуванням з вібрацією, струшуванням, струшуванням з підпресуванням, піскомету, пресово-пескодувний.

4.Літніковие системи.

Одним їх найважливіших умов отримання якісної виливки є правильне пристрій литниковой системи. Літніковая система служить для плавного підведення рідкого сплаву в порожнину ливарної форми і харчування виливків у процесі кристалізації. Місце підведення сплаву до литві багато в чому визначає її щільність, зовнішній вигляд і утворення різних ливарних пороків. Вибір ливникової системи, що забезпечує одержання виливків хорошої якості, є найбільш складною частиною ливарної технології. Тому формувальник, майстер і технолог при виборі ливникової системи повинні враховувати особливості ливарної технології.

Правильно побудована литниковая система повинна задовольняти наступним вимогам: 1) забезпечувати гарне заповнення форми металом і харчування виливки у її затвердіння; 2) сприяти отриманню виливки з точними розмірами, без поверхневих дефектів (засмічень, ужімін, шлакових включень та ін); 3) сприяти спрямованого твердіння виливка; 4) витрата металу на литниковую систему повинен бути мінімальним.

Літніковая воронка для дрібних виливків і литниковая чаша-резервуар для великих виливків призначені для прийому струменя металу, що витікає з ковша, і затримання шлаку, що потрапляє разом з металом в чашу. При повній до країв чаші в стояк надходить чистий метал, а легкий шлак перебуває нагорі. Крім того, забезпечується безперервна подача металу в форму при одному і тому ж напорі. Для затримання шлаку отвори стояків іноді закривають чавунними пробками, тонкими бляшаними платівками. Пробки відкривають після того, як вся чаша заповниться металом, платівки ж розплавляються гарячим металом. Форму необхідно заповнювати металом по можливості швидко, при цьому метал повинен мати достатню температуру.

Під час заливання металу литниковая чаша обов'язково повинна бути повною. При недостатньо великій глибині металу в чаші утворюється воронка, через яку повітря і шлак, плаваючий на поверхні металу, можуть потрапити в стояк і потім у виливок. Для дрібних виливків, особливо в умовах масового виробництва, шлак в чаші затримують фільтрувальними сітками, які виготовляють з стрижневою суміші.

Стояк - вертикальний канал, що передає метал їх воронки до інших елементів ливникової системи. Його виконують кілька звужуються донизу для зручності формовки і забезпечення гідравлічного напору в литниковой системі. Конусність стояка 2-4%. При виготовленні великих виливків стояк і інші елементи ливникової системи часто виконують зі стандартних шамотних трубок-цеглин.

Шлакоуловителя служить для затримання шлаку і передачі з стояка металу, вільного від шлаку, до живильника; розташовується в горизонтальній площині. Зазвичай шлакоуловителя виконують у верхній напівформи, а живильники - в нижній. Поперечний переріз шлакоуловителя роблять трапецеїдальним. У процесі заповнення форми металом для кращого затримання шлаку шлакоуловителя повинен бувальщина обов'язково заповнений металом. Це забезпечується відповідним співвідношенням перетинів стояка, шлакоуловителя і живильника. Якщо витрата металу через стояк більше витрати через живильники, то шлакоуловителя заповнюється металом і шлак, спливаючи, затримується в ньому. Якщо витрата через стояк менше витрати через живильники, то шлакоуловителя буде незаповненим і шлак потрапляє у виливок. Таким чином, для затримання шлаку перетин стояка має бути більше перетину шлакоуловителя, а перетин шлакоуловителя більше сумарного перетину живильників. Таку литниковую систему називають замкненою.

Живильники (літники) - це канали для подачі рідкого металу безпосередньо в порожнину форми. Перетин живильників має бути такою конфігурації, щоб метал плавно надходив у порожнину форми, мало охолоджувався на шляху від шлакоуловителя до відливання, а після затвердіння її живильники легко відламувалися від виливки. Практикою встановлено, що найкраща конфігурація поперечного перерізу живильників - трапеція з переходом в широкий прямокутник в місці сполучення з відливанням. Для кращого відділення живильників від виливків, у разі якщо товщина її тіла менше полуторної висоти живильника в місці його підвода до литві, на живильниках на відстані 2-2,5 мм від виливки роблять пережим.

Випори служать для виведення газів з порожнини форми і для харчування виливки. Вони ж зменшують динамічний тиск металу на форму і сигналізують про кінець заливання. В залежності від величини форми ставлять один або декілька випоровши. Перетин випора в підставі зазвичай становить 1/2 -1 / 4 перерізу стінки виливка. Вище підстави перетин випора збільшується.

До числа елементів ливникової системи, що забезпечують харчування виливки рідким металом в процесі її затвердіння, ставляться живлять випори і прибутку.