Обработка и сборка художественных отливок

ЛИТЬЕ

Общие -сведения о формовке и формовочных материалах

Формовка

 

Опоки

По выплавляемым моделям

Для выплавления моделей горячей водой модельные блоки устанавливают в специальное приспо-собление — комплектодержатель 2 (рис. 93) литниковой чашей вверх и погружают в ванну 1 с температурой воды 85—90 °С. Через 1—2 мин после погружения модельного блока в ванну металлический стержень стояка прогре­вается и освобождается от слоя модельного состава; после чего стержень удаляют для дальнейшего использования, а модельный блок продолжают выдерживать до полного выплавления из формы модельного состава. При этом модельный состав, будучи легче воды, поднимается из формы на поверхность воды в ванне и по мере скопления в ней сливается в отделитель 3 мо­дельного состава, расположенный сбоку ванны. После выплавле­ния моделей комплектодержатель с формами вынимают из ванны. Керамические формы вынимают из приспособления, сливают из них воду и не менее двух раз промывают их внутреннюю поверх­ность горячей водой. Промытые керамические формы устанавли­вают на стеллажах для сушки. Сушку производят в течение 3 ч при температуре 20—25 °С. В керамических формах с расположен­ными внутри стержнями удаляют вставленные при чеканке мо­дели шпильки, образующие каналы для выхода из стержня газов при заливке формы металлом.

 

 

 

 

Формовка по неразъемной модели

Примером формовки по-сырому по неразъемной модели является формовка детской игрушки «плитка» (рис. 40, а). Литейную форму приготовляют в двух опоках на гладкой подмодельной плите, с прорезью для подъема, припаянного на обратной стороне модели. Модель плитки делают из чугуна или бронзы. Обычно стараются начать изготовление формы с нижнеи полуформы. При этом, как будет видно ниже, удается исключить одну операцию — переворачивание формы. В процессе изго­товления литейной формы выполняют следующие операции:

1. Установка модели и опоки. Хорошо очищенную модель кладут лицевой стороной вверх, на подмодельную плиту, так чтобы подъем модели входил в прорезь подмодельной плиты (рис. 40 б). Вплотную к модели на плиту устанавливают модель питателей. Затем  устанавливают на плиту нижнюю опоку так, чтобы между  ее стенками и моделью было одинаковое расстояние. После установки опоки модель припыливают древесно-угольным порошком, чтобы формовочная смесь лучше отделялась от поверхности модели при извлечении ее из формы.  

2. Нанесение облицовочной смеси на модель. Для получения и внутренней поверхности литейной формы, а следовательно, и отливки первый слой формовочной (облицовочной) смеси на модель насеивают через сито. Слой облицовочной смеси на модели должен оыть 25-30 мм.

3. Уплотнение стенки в нижней опоке. На облицовочную смесь в опоке лопатой наносят слой наполнительной смеси. Слой смеси уплотняют плоским концом тромбовки так, чтобы плотность его у стенки опоки и модели была равномерной.

После этого в опоку насыпают новый слой формовочной смеси и снова ее уплотняют и так до тех пор, пока вся полость опоки не будет запол­нена уплотненной формовочной смесью. Излишек смеси верхнего слоя в опоке срезается линейкой (рис. 40, в).

4. Выполнение вентиляционных кана­лов. Для получения хорошего отпечатка сложной поверхности модели, на стенках формы необходимо иметь мелкозернистую формовочную смесь с достаточным содержанием глины и плотную ее набивку в опоке. Все эти факторы уменьшают газопроницаемость формы. Для увеличения газопроницаемости формы в ней вентиляцион­ными иглами накалывают каналы (Вентилирование формы). Каналы нельзя накалывать до поверхности модели, так как острым концом иглы можно испор­тить поверхность модели, а в каналы при заливке формы будет затекать жидкий металл. При этом каналы потеряют свое назна­чение как газопроводы, а на поверхности отливки останутся их следы, ухудшающие ее внешний вид. Делают от 3 до 5 наколов на 1 дм² площади опоки.

5. Перевертывание опоки. Заформованную нижнюю опоку вместе с модельной плитой перевертывают и устанавливают на прежнее место (рис. 40, г). Поднимать опоку без плиты нельзя, так-как при этом тяжелая металлическая модель может выпасть и полуформа будет разрушена.

6. Отделка поверхности разъема формы. В перевернутой ниж­ней опоке поверхность формовочной смеси и заформованной в ней модели, после снятия модельной плиты, должна представлять поверхность разъема формы. На ней устраняют возможную рых­лость, поверхность смеси у краев модели хорошо заглаживают и посыпают тонким слоем разделительного песка. Роль раздели­тельного песка — препятствовать возможному прилипанию смеси верхней опоки к смеси в нижней. С поверхности модели и питателя разделительный песок удаляют (можно сдуть мехом), так как оставшиеся на модели крупные песчинки его могут испортить отпечаток поверхности модели в форме, что отразится на качестве отливки.

7. Изготовление верхней полуформы. На основание модели питателей устанавливают модели шлакоуловителя и стояка, на противоположном конце модели «плитки» — выпор (рис. 40, д). Модель припыливают и за­сыпают через сито слоем облицовочной смеси, затем насыпают и уплотняют слоями наполнительную смесь, как и в нижней опоке. Излишки формовочной смеси срезают вровень с краями опоки, на поверхности накалывают вентиляционные каналы (рис. 40, е). Затем модели выпора и стояка осторожно-расталки­вают и вынимают из формы (рис. 40, ж).

8. Разборка формы и удаление модели. Для удаления модели верхнюю полуформу осторожно без рывков и перекосов снимают с нижней, перевертывают и ставят на гладкий стол или модельную плиту.

В нижней полуформе на поверхности разъема удаляют модели шлакоуловителя и питателей. Затем стенки формы, вокруг модели, для увеличения прочности слегка смачивают водой. Лег­кими ударами по подъему модели осторожно расталкивают ее и, постукивая по модели деревянным молотком, извле­кают ее из формы (рис. 40, з).

9. Отделка формы. Отделку формы удобнее начинать с верхней полуформы, так как повреждение или поломка ее при испра­влении не повлечет за собой переделку всей формы. В этом случае поврежденную верхнюю полуформу можно выбить и, установив опоку на готовую нижнюю полуформу, набить вновь. Поломка нижней полуформы обычно вызывает необходимость вновь изго­товлять всю форму.

Небольшие дефекты в форме можно исправить. Поврежденное место в форме смачивают водой, заполняют формовочной смесью и уплотняют ее и заглаживают до получения требуемой конфигурации поверхности. Наиболее тща­тельно исправляют в форме повреждения на поверхности разъема. Неправильное восстановление повреждений на поверхности разъ­ема влечет за собой поломку формы или брак отливки.

10. Подчеканка формы. После удаления модели полость формы нижней опоки припыливают древесноугольным порошком. Модель хорошо очищают щеткой и укладывают обратно в отпечаток по­лости нижней полуформы.

Такую операцию выполняют для увеличения ясности отпечатка поверхности модели в форме и называют подчеканкой формы. В процессе выполнения подчеканки поверхность формы покры­вают слоем древесноугольного порошка, который проникает в рельеф поверхности модели лучше, чем зерна формовочной смеси, которые значительно большие по размерам, что обеспечивает более четкий отпечаток поверхности модели на стенке формы. Затем модель удаляют и собирают форму для заливки (рис. 40, и).

 

 

Специальные способы литья

Увеличению выпуска и качества отливок в значительной мере способствовало развитие и широкое применение в литейном про­изводстве специальных способов литья: в кокили (металлические формы), по выплавляемым и выжигаемым моделям, в оболочковые формы, центробежное, под давлением и др.

Литье в кокили

Литейные формы, изготовленные из металла, называют кокилями. В отличие от разовых форм, которые разрушаются после каждой отливки, в одной металлической форме можно отлить в зависимости от размеров, сложности и применяемого сплава от 50 до 5000 отливок. Кроме того, при литье в кокилях повышается чистота поверхности и точность отливок, уменьшается процесс их механи­ческой обработки, увеличивается механическая прочность, в не­сколько раз увеличивается производительность труда, экономится площадь литейного цеха (не нужны в цехе участки приготовления формовочной смеси и изготовления литейных форм). Недостатки литья в кокили — высокая стоимость кокилей, ограниченный срок их службы, сложность получения тонкостенного литья вследствие высокой теплопроводимости стенок кокиля, быстрая кристаллиза­ция металла отливки.

Технологический процесс получения отливки в кокиле вклю­чает следующие операции: 1) подготовка кокиля, 2) сборка кокиля для заливки; 3) заливка кокиля расплавом; 4) удаление отливки из кокиля; 5) обрубка, очистка и при необходимости термическая обработка отливки.

Классификация кокилей. В зависимости от сложности формы отливаемого изделия кокили могут быть цельными (неразъемными) и разъемными. Неразъемные, или вытряхные кокили, применяют для отливок простых по форме изделий, удаление которых из кокиля производится вытряхиванием при повороте залитого ко­киля на 180°.

Разъемные кокили применяют для отливки более сложных изделий с наличием частей, затрудняющих удаление отливки из кокиля способом вытряхивания. В зависимости от конструкции отливаемого изделия разъем кокиля может быть вертикальным, горизонтальным и комбинированным. По принципу разъема частей кокили подразделяются на створчатые и с параллельным разъемом.

Изготовление кокилей производится из серого чугуна, стали и алюминия способом механической обработки специальных заготовок или отливкой с готовой рабочей поверхностью в керами­ческих формах. Игольчатые кокили изготовляют путем сборки из проволочных элементов в специальных опоках.

Заливка кокилей. Для лучшего заполнения полости кокиля расплавом его перед заливкой подогревают: при заливке чугуном— до 200—400 °С, сталью — до 150—300 °С, алюминиевыми сплавами — до 200—400 °С. Заливку форм осуществляют через литни­ковую систему, чаще всего приготовленную в стержне. Вследствие быстрого охлаждения расплава, заливаемого в кокиль, сечение питателей в ее литниковой Системе делают больше, чем для песча­ных форм, на 25—30 % .

Механизация литья в кокили. Ручные операции технологи­ческого процесса литья в кокили, кроме трудоемкости, связаны с выполнением работ на оборудований, нагретой до 400 °С. Поэтому в современных литейных цехах для выполнения раскрытия и закрытия кокилей, покрытия их поверхности облицовочным слоем, установки металлических стержней и удаления отливки применяют специальные механизированные кокильные станки.

Центробежное литье

Если залить расплавленный металл в полость вращающейся литейной формы, то частицы его под действием центробежных сил будут удаляться от оси вращения формы и, встречаясь на пути со стенкой формы, распределяться на ней, образуя в центре формы полость. Такое явление используется в производстве отливок и известно как способ центробежного литья. Заливая во вращаю­щуюся форму необходимое количество расплава, можно получить плотную без газовых раковин и рыхлости пустотелую отливку, не применяя в форме стержня.

Центробежное литье может быть с вертикальной и горизонтальной  осью вращения изложницы. Формы (изложницы) для центробежного литья делают ме­таллические и футерованные. Для вращения их применяют шпин­дельные и роликовые машины. Центробежный способ литья применяют в основном для полу­чения отливок, имеющих форму тел вращения (втулки, водопро­водные и канализационные трубы, барабаны из чугуна, стали, бронзы и других сплавов), толщину стенки до 30—50 мм и массу до 45 т.

Литье под давлением

Сущность литья под давлением состоит в том, что расплавленный металл при заливке в металлическую форму (пресс-форму) посту­пает не самотеком, а под давлением до 350 МПа (3500 кгс/см²), создаваемым в применяемых для этой цели машинах.

Литьем под давлением можно получать отливки со стенками толщиной до 0,8 мм, практически не требующих дальнейшей меха­нической обработки. Производительность труда при литье под давлением превосходит другие способы литья. При использовании многогнездных пресс-форм получают до 20 000 отливок из цинко­вого сплава в час. Санитарно-гигиенические условия работы в цехе литья под давлением сравнимы с условиями цеха механической обработки.

При литье под давлением отливки испытывают значительные нагрузки при усадке, плотном обжатии металлических стержней, при снятии со стержней и выталкивания из пресс-формы. В связи с этим литейные сплавы, применяемые в производстве литья под давлением, должны обладать высокой сопротивляемостью к обра­зованию горячих трещин, необходимой прочностью при высоких температурах, не взаимодействовать с металлом пресс-формы и камер прессования (цинковые, алюминиевые, магниевые сплавы, из медных сплавов – латунь).

Пресс-формы — металлические литейные формы, заполняемые расплавленным металлом под давлением, изготовляют из хро­мистых жаростойких инструментальных углеродистых сталей. Пресс-форма состоит из двух частей: подвижной части и не­подвижной. Для удобства извлечения отливки из пресс-формы стержни, выступы, образующие внутренний контур отливки, делают в подвижной части. Для увеличения стойкости пресс-формы и снижения прилипаемости металла к ее стенкам рабо­чую поверхность пресс-формы шлифуют, полируют, хромируют и фосфатируют. Стойкость пресс-формы определяется числом отливок, полу­ченных в ней (при литье цин­ковых сплавов 250 000, алюминиевых 80 000, латунных 10 000 запрессовок).

К недостаткам способа литья под давлением относятся: слож­ность и продолжительность процесса изготовления пресс-форм (вследствие чего они имеют высокую стоимость), трудность выпол­нения отливок со сложной полостью и поднутрениями на поверх­ности (наличие газовых раковин и рыхлости в стенках от­ливок).

Литье в оболочковые формы

В настоящее время при производстве отливок массой от 5—15 кг используют литье в оболоч­ковые формы, основанный на способности термореактивных смол при температуре 100—120 °С расплавляться, принимая свойства клейкой массы, а при дальнейшем нагревании необратимо затвер­девать.

Сущность способа состоит в том, что на модельную плиту, нагретую до 200—250 °С, насыпается песчано-смоляная смесь, смола которой под действием тепла модельной плиты плавится и, связывая песок смеси, образует на поверхности модели полутвер­дый слой — оболочку. Удалив с оболочки лишнюю смесь, модель­ную плиту помещают в печь, где при температуре 320—380 °С оболочка окончательно затвердевает. Готовую оболочку в виде полуформы снимают с модельной плиты. Повторяя процесс, полу­чают вторую полуформу. Полученные полуформы склеивают, устанавливают в опоке. Засыпав опоку чугунной дробью, подают форму для заливки.

Преимущества литья в оболочковых формах: 1) возможность получения точных с чистой поверхностью отливок; 2) высокая прочность (150—450 МПа) и малая гигроскопичность форм, что позволяет свободно их транспортировать и продолжительное время хранить, а низкая теплопроводность дает возможность снижать температуру заливаемого металла; 3) формы и стержни не пре­пятствуют усадке отливки; 4) снижается трудоемкость выбивки и очистки отливок вследствие сгорания связующих в форме и отсут­ствия пригара на стенках отливки; 5) значительно экономится в цехе формовочная площадь, площади складских помещений формовочных материалов.

Литье вакуумным всасыванием

Принцип получения литья вакуумным всасыванием состоит в том, что металл под действием атмосферного давления по специальному металлопроводу входит в литейную форму, установленную в ка­мере с разреженной атмосферой, заполняет полость формы, обра­зуя отливку.

Литье намораживанием

Если в полость формы, приготовленной для заливки, залить металл и через некоторое время, не дав ему затвердеть, вылить из формы, на стенках полости формы останется слой металла, успевшего за время от начала заливки до выливания кристаллизоваться на стенках формы. Разрушив форму и освободив слой металла от формовочной смеси, получим пустотелую отливку со стенкой толщиной, равной слою наморожен­ного на стенках формы заливаемого в нее металла. Способ получил название «литье намораживанием». Этот способ используют для отливки бюстов, имеющих полое основание. Толщина стенки отливки зависит от продолжительности намора­живания — выдержки металла в форме от заливки до выливания.

Обработка и сборка художественных отливок

Для удобства изготовления литейных форм художественные изде­лия часто отливают отдельными частями. Все части статуэтки отливают в самостоя­тельных литейных формах. Отливки после выбивки форм имеют на поверхности следы от питателей, выпоров, швы от соединений от­дельных частей формы (кусков), поэтому все части отливки нуж­даются в механической обработке.

После, обработки отдельно отлитые части собирают, получая целое изделие. Кроме того, при механической обработке на поверх­ности отливки восстанавливается резкость рисунка модели, так как на отливке он получается обычно слабее, чем на модели или оригинале.

Процесс механической обработки чугунных художественных отливок состоит из следующих операций: 1) отжига отливок; 2) обработки поверхности отдельных частей отливки; 3) чеканки поверхности; 4) сборки деталей на постаменте; 5) шпаклевки и окраски готового изделия.

Термическая обработка

Отливки художественных изделий из чугуна после выбивки из форм от быстрого охлаждения на воздухе приобретают твердую (отбеленную) поверхность, трудно поддающуюся механической обработке. Восстановить на отливке четкость рисунка поверх­ности ее модели можно только в том случае, если поверхность отливки для такой обработки будет достаточно мягкой.

Для уменьшения твердости поверхности художественные отливки из чугуна подвергают термической обработке — отжигу. Для этого отливки закладывают в ящик из жаростойкой стали, пересыпая их карбюризатором (смесью угля с песком) так, чтобы отливки не касались стенок ящика. Затем ящик закрывают крышкой и для герметичности замазывают его огнеупорной глиной. Герметичность ящика необходима для устранения возможности попадания в него воздуха. Кислород воздуха окисляет поверхность отливок, разрушает рисунок на ней, образуя слой окалины.

Ящик с отливками помещают в термическую печь, нагревают до температуры 900—950 °С и выдерживают при ней 2,5—4 ч в зависимости от толщины стенок отливок. Затем медленно, снизив температуру до 450—400 °С, печь открывают и охлаждают отливки вместе с печью до температуры выгрузки (150—100 °С).

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 703; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!