Особенности и разновидности литейных форм
В литейном производстве роль основного инструмента для изготовления отливок выполняет литейная форма. Она представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка.
На рис.2-3 приведены основные разновидности современных литейных форм, однако они не отражают полностью их многообразия.
Так, только для одного вида неметаллических форм – неразъемных, оболочковых, получаемых по выплавляемым моделям, можно назвать свыше 10 разновидностей, существенно различающихся составом, структурой, способами изготовления и назначением.
Многообразие современных литейных форм (при правильном выборе их разновидности для каждого конкретного случая) открывает возможность экономично, в соответствии с требованиями к качеству, изготовлять различные по массе, конфигурации, точности и свойствам металла отливки практически из любых сплавов.
Наиболее распространены в мировой практике литейного производства песчаные формы, изготовленные из различных составов и различными способами и предназначенные для заливки под действием гравитационных сил свободно падающей струей расплава. В нашей стране в песчаных формах изготовляют около 80 % всех отливок.
Распространенность способа литья в песчаные формы связана с его дешевизной, применимостью для изготовления отливок из различных сплавов – легких и тяжелых, цветных, чугунов и сталей, а также со сравнительно невысокими затратами на оснастку и приспособления.
|
|
|
Изготовление отливок в разовых песчаных формах наряду со многими достоинствами обладает и рядом недостатков. Для получения каждой отливки необходимо выполнить ряд трудоемких, даже в условиях механизированного производства операций (рис.1). При заливке песчаных форм расплавом и охлаждении в них отливок происходят процессы испарения влаги и выгорания связующих, при формовке и выбивке отливок неизбежно образование пыли, что вызывает необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасности и охране окружающей среды. Сами формы значительно подвержены силовому, тепловому и химическому воздействию заливаемого расплава, нередко приводящая к снижению размерной точности отливок и образованию на их поверхности трудноудаляемой корки пригара, состоящей из приварившегося формовочного материала и продуктов его взаимодействия с расплавом.
В последние годы более высокими темпами развиваются специальные способы литья, позволяющие значительно расширять области рационального использования литых заготовок, так как позволяют получать отливки сложной конфигурации с высокой размерной точностью и малой шероховатостью поверхности.
|
|
|
Следует отметить, что области каждого специального способа литья ограничены. Это связано обычно с высокой стоимостью технологической оснастки, например металлических пресс-форм для литья под давлением; необходимостью использования дорогостоящих материалов для изготовления форм, например этилсиликатного связующего, а также электрокорунда, муллита, циркона и других высокоогнеупорных материалов при литье по выплавляемым моделям, фенолоформальдегидных смол и обогащенных кварцевых песков при литье в оболочковые формы. Для многих специальных способов литья требуется сложное дорогостоящее оборудование, а сам технологический процесс получения отливки длителен (литье с направленной кристаллизацией жаропрочных сплавов, центробежное литые в вакууме титановых сплавов и др.).
Таким образом, перспективы развития литейного производства связаны с совершенствованием технологии литья как в песчаные формы, так и специальных способов получения отливок в металлических, керамических, графитовых и других формах с внедрением малоотходных и безлюдных автоматизированных технологических процессов на основе широкого использования АСУТП, ЭВМ и микропроцессорной техники.
|
|
|
Модельно-опочная оснастка
Под модельным комплектом понимают набор элементов технологической оснастки, необходимых для образования при формовке рабочей полости литейной формы.
В зависимости от способа формовки (ручной, машинный), размеров и сложности получаемых отливок в состав модельного комплекта входят модели, подмодельные и модельные плиты, модели элементов литниковых систем и питания отливок, прессовые модельные плиты.
При получении отливок, имеющих форму тел вращения, в качестве формообразующих видов оснастки (вместо моделей и стержневых ящиков) применяют формовочные и стержневые литейные шаблоны.
При наличии в отливках внутренних полостей и неформуемых элементов (выступающие бобышки и ребра, поднутрения и углубления) в состав модельного комплекта входят стержневые ящики. Число входящих в модельный комплект стержневых ящиков зависит от сложности конфигурации отливок.
Кроме указанных выше формообразующих видов модельной оснастки в модельные комплекты могут входить контрольные сборочные шаблоны (при получении конкретных отливок), контрольные стержневые шаблоны и кондукторы, а также вентиляционные и сушильные плиты.
|
|
|
Литейная модель служит для образования в литейной форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки. По конструкции, которая обусловливается удобством формовки. Модели подразделяют на неразъемные и разъемные (рис.4).
а – неразъемные; б – разъемные, в – с отъемными частями;
1 – шипы, 2 – знаки, 3 – отъемные части, 4 – гвозди
Рис.4. Типы моделей
Неразъемные модели (рис.4,а) применяют при получении не сложных по конфигурации отливок, преимущественно заформовываемых в одной половине формы. Разъемные модели (рис.4,б) широко используют при производстве отливок более сложной и разнообразной конфигурации, когда модель формуется в двух опоках и более. В единичном и мелкосерийном производстве, когда оформлять выступающие элементы отливок стержнями экономически нецелесообразно, в моделях предусматривают отъемные части (рис.4,в), которые остаются на рабочей поверхности формы после извлечения из нее модели, затем извлекают и отъемные части. Крепление отъемных частей на основании модели производят стальными гвоздями или шипами со скосами.
Точное соединение частей разъемных моделей осуществляется с помощью деревянных шипов или металлических дюбелей. Для легкого извлечения из полуформы боковые поверхности моделей снабжают уклонами. Удобство извлечения модели из полуформы при ручной формовке достигается с помощью металлических приспособлений, закрепляемых на модели, которые называют подъемами (рис.5).
Рис.5. Подъем в моделях
Подмодельные плиты служат для образования в форме плоскостей разъема. При ручной формовке применяют деревянные подмодельные плиты, склеиваемые из строганых досок, а при машинной – металлические фасонные, обычно отливаемые из серого чугуна, служащие основой для монтажа модельных плит (рис.6).
Модельные плиты применяют при машинной формовке. Модельные плиты представляют собой тщательно обработанные металлические фасонные плиты 1 с моделями отливок 2 и элементов 3 литниковых систем, а также двумя штырями 4, предназначенными для фиксации устанавливаемых опок. Для закрепления на столе формовочной машины в подмодельных плитах предусматривают приливы с пазами 5 или отверстиями.
Модельные плиты могут быть цельнолитыми (с размерами для опок в свету не более 500×600 мм) и наборными, на которых модели отливок и элементов литниковой системы крепятся болтами и винтами.
С учетом технологических особенностей машинной формовки различают несколько типовых конструкций модельных плит:
- односторонние (рис.6,а), применяемые при раздельном изготовлении полуформ на двух машинах;
- двусторонние (рис.6,б), предназначенные для формовки на одной машине;
- протяжные (рис.6,в), предназначенные для получения сложных по конфигурации отливок с малыми формовочными уклонами или без них (например, шестерня с литыми зубьями).
а – односторонняя; б – двусторонняя; в – протяжная; г – быстросменные;
1 – подмодельные плиты; 2 – модели отливок; 3 – модели элементов литниковых систем; 4 – штыри; 5 – приливы для крепления модельной
плиты на столе формовочной машины; 6 – замок; 7 – верхняя часть протяжной плиты, 8 – нижняя часть протяжной плиты, 9 – модельные вкладыши,
10 – винты
Рис.6. Модельная плита
В мелкосерийном производстве мелких отливок применяют быстросменные модельные плиты (рис.6,г), допускающие переналадку формовочной машины на производство других видов отливок; при этом на смену деревянных вкладышей с прочно закрепленными на них моделями отливок и элементов литниковой системы затрачивается небольшой промежуток времени.
К опочной оснастке относят опоки, штыри, крепежные приспособления литейные жакеты и подопочные плиты.
Опоки (рис.7) представляют собой жесткие металлические рамки, служащие для набивки и удержания смеси при изготовлении литейных форм, удобства их транспортирования на участки заливки и выбивки. Опока придает форме повышенную прочность, необходимую для противодействия давлению заливаемого в нее литейного расплава.
Размеры опок регламентируются ГОСТ 2133-75 и колеблются в пределах (в свету) от 500×400 до 3000×2500 мм при диапазоне высот 150-1500 мм. По конфигурации опоки подразделяют на прямоугольные, круглые и фасонные; в зависимости от размеров и массы – на ручные и крановые.
1 – верхняя опока; 2 – скоба; 3 – подопочная плита; 4 – крестовины, 5 – цапфы, 6 – буртики, 7 – нижняя опока, 8 – штырь
Рис.7. Крановые литые чугунные парные опоки
Штыри (рис.8) являются приспособлениями, с помощью которых осуществляется центрирование опок на модельной плите (рис.8, а) и полуформ при подготовке формы к заливке (рис.8, б). Штыри вытачиваются из прочной углеродистой инструментальной стали на металлорежущих станках. Учитывая их интенсивное изнашивание во время использования опок и модельных плит, их подвергают упрочнению – закалке.
а – неподвижные; б – съемные;
1 – подельиая плита; 2 – опока. 3 – штырь, 4 – пружинная шайба; 5 – гайка; 6 – втулка
Рис.8. Штыри
Крепежные приспособления (рис.9) предназначены для надежного соединения полуформ при подготовке формы к заливке, что предупреждает вытекание заливаемого расплава по плоскости ее разъема.
1 – грузом в виде чутки чугуна, 2 – плоским грузом (для безопочных форм);
3 – скобами, набиваемыми на конусные приливы опок; 4 – скобой с клином, 5 – болтами с винтовыми гайками, 6 – штырем с клином, 7, 8 – стальными стяжками; 9 – рамками с болтами (для стержневых форм)
Рис.9. Способы скрепления полуформ перед заливкой
Литейные жакеты выполняются в виде рамок, сваренных из листовой стали (рис.9,б). Литейные жакеты надевают на безопочные формы при подготовке их к заливке для повышения их прочности.
Подопочные плиты предназначены для установки на них готовых литейных форм, направляемых от формовочных машин на заливку и выбивку с помощью напольного тележечного конвейера в условиях массового и крупносерийного производства.
В массовом и крупносерийном производстве при ограниченной номенклатуре производимых отливок изготовление форм ведется с использованием модельно-опочных литейных комплектов, элементы которых спроектированы в расчете на конкретные отливки. В этом случае значительные затраты на проектирование и изготовление специализированной технологической оснастки окупаются высокой производительностью труда при формовке и повышением качества отливок, что обусловливается:
1. Высокой металлоемкостью литейной формы (расположением в ней максимального числа отливок).
2. Минимальным расходом смеси на форму, что обусловливает снижение трудоемкости ее уплотнения в опоке и повышение производительности формовочных машин.
3. Более высокой скоростью кристаллизации литейного расплава и формирования отливки в форме благодаря минимальной толщине слоя формовочной песчано-глинистой смеси, обладающего более высокой теплопроводностью.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 195; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!