Глава 13. Литье в песчаные формы

13.1. Технологические основы литейного производства

Литейная форма представляет собой конструкцию, состоящую из эле­ментов, образующих рабочую полость, заполнение которой расплавом обес­печивает получение отливки заданных размеров и конфигурации. Литейные формы подразделяют по количеству заливок на разовые и многократные, по материалу — на песчаные, песчано-цементные, гипсовые, металлические, из высокоогнеупорных материалов и др.

Металлические формы из чугуна и стали являются многократными (по­стоянными), поскольку выдерживают сотни и тысячи заливок.

Песчаные, оболочковые формы со смоляным связующим и формы, изготов­ленные по выплавляемым моделям, являются разовыми. Разовые литейные фор­мы получают с помощью специальных приспособлений — моделей. Процесс изготовления литейных форм из формовочных смесей называют формовкой.

Литейная форма должна обладать прочностью (выдерживать силовые нагрузки), газопроницаемостью (пропускать газы, образующиеся в литейной форме), податливостью (уменьшаться в объеме при усадке отливки), огне­упорностью (не оплавляться под действием тепла жидкого металла) и др.

Комплект приспособлений, используемых для изготовления отливок, называют литейной оснасткой. Часть оснастки, включающая все приспо­собления, необходимые для образования рабочей полости литейной формы при ее формовке, называется модельным комплектом. В комплект входят модели отливки и элементов литниковой системы, модельные и сушильные плиты, стержневые ящики, формующие, контрольные и сборочные шаблоны для конкретной отливки. Существует также понятие «формовочный ком­плект», под которым подразумевается полный комплект оснастки, исполь­зуемый для получения разовой формы. В него дополнительно входят (наряду

с приспособлениями модельного комплекта) необходимые при фор­мовке опоки, наполнительные рамки, штыри, скобы и др.

Рис. 13.1. Деталь, отливка, элементы фор­мовочного комплекта и песчаная форма: / — готовая деталь; 2 — отливка, 3 — разъем­ная модель; 4 — стержневые знаки; 5 — стер­жень; 6, 7 — верхняя и нижняя опоки; 8 — выпор; 9 — литниковая система

Модель (рис. 13.1) — это часть модельного комплекта, предназна­ченная для образования отпечатка в литейной форме, соответствующего наружной конфигурации и разме­рам отливки. При этом размеры модели увеличивают по сравнению с соответствующими размерами отливки с учетом линейной усадки сплава (0,8—2%) и припусков на механическую обработку. Модели изготавливают из древесины, ме­таллических и специальных мо­дельных сплавов, а также из пластмасс. Различают модели разовые и много­кратные. Деревянные модели отличаются простотой изготовления, относи­тельно малой массой и невысокой стоимостью. Однако они недолговечны.

По сравнению с деталью модель имеет выступающие части (так назы­ваемые стержневые знаки), посредством которых стержень, оформляющий внутреннюю полость, крепится в форме (рис. 13.1). Стержень, являясь эле­ментом литейной формы, служит для образования отверстия, полости или иного сложного контура в отливке.

Модельная плита (рис. 13.2, а) обеспечивает формирование поверхности разъема литейной формы и несет на себе различные части модели, включая литниковую систему. При машинной формовке часто используют металли­ческие модельные плиты в сочетании с быстросменной модельной оснаст­кой, которые вместе образуют модельные комплекты. Модельные плиты

ЧУ

Рис. 13.2. Элементы модельного комплекта: а — разновидности модельных плит: 1 — односторонняя, 2 — двусторонняя, б — разъемный стержневой ящик

подразделяют на односторонние (часть модели с одной стороны) и двусторон­ние (части модели располагаются с двух сторон плиты, рис. 13.2, я). Односторон­ние плиты используются при раздельной формовке полуформ. Стержневые ящики (неразъемные — вытряхные — и разъем­ные) предназначены для изготовления стержней (рис. 13.2, б).

При их изготовлении, в основном, ис­пользуют те же материалы, что и при про­изводстве моделей. Для удержания формо-

вочной смеси при изготовлении ли­тейной формы, а также при транс­портировке последней и ее заливке жидким металлом используют опоки, представляющие собой сварные, ли­тые или сборные жесткие металличе­ские рамы различной конфигурации (см. рис. 13.1).

Рис. 13.3. Отливка с литниковой системой: / — литниковая чаша; 2 — стояк; 3 — питате­ли; 4 — шлакоуловитель; 5 — прибыль; б — отливка, 7 — выпор

Литниковая система пред­ставляет собой систему каналов и элементов литейной формы, обес­печивающих подвод расплавленно­го металла в полость формы и ее заполнение, а также питание от­ливки при затвердевании (рис. 13.3). По способу подвода металла и расположению в форме литниковые системы подразделяют на горизонтальные, вертикальные, верхние, дож­девые, сифонные (нижние), ярусные и «по разъему» (рис. 13.4, табл. 13.1).

Вертикально-щелевая (этажная) система является разновидностью ярусной и применяется, в частности, при стопочной формовке мелких отливок (рис. 13.4, г) Для отделения крупных шлаковых включений в литниковую чашу иногда устанавливают фильтры (например, керамиче­ские сетки).

К литниковой системе относят также выпоры и прибыли. Выпор предназначен для вывода газов и всплывающих шлаков из полости фор­мы: он же сигнализирует о конце заливки появлением избытка металла. Прибыли компенсируют усадку отливки, поэтому их располагают над массивными частями отливки (рис. 13.5). При этом конфигурацию и раз­меры прибылей подбирают таким образом, чтобы процесс кристаллиза-

Рис. 13.4. Виды литниковых систем:

а — сифонная; б — ярусная; в — верхняя; г — вертикально-щелевая; /

литниковая чаша; 2 — стояк; 3 — питатель; 4 — выпор; 5 — отливка

ции отливки завершался имен­но в них. Так, например, тол­щина прибыли всегда больше толщины отливки в том месте, над которым ставят прибыль (см. рис 13.3). Различают от­крытые (прямого питания), за­крытые (шаровой и конической формы), работающие под газо­вым давлением (заряд газо-творного вещества размещен в полости прибыли), а также лег­ко отделяемые прибыли (рис. 13.5, а—г) и др. Простота от­деления прибыли (рис. 13.5, г) обеспечивается применением диафрагм (разделительных плас­тин), выполненных из шамот-но-глинистых смесей.

Рис 13.5. Разновидности прибылей: а — коническая открытая; б — полушаровая за­крытая; в — находящаяся под газовым давлением; г — легко отделяемая; / — прибыль; 2 — отлив­ка; 3 — заряд газотворного вещества; 4 — разде­лительные пластины

Таблица 13.1. Основные разновидности литниковых систем