Литье в песчано-глинистую форму - лабораторная

1. Описание сущности литья в песчано-глинистую форму

Литье в песчано-глинистые формы является распространенным и относительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям.

Литье в песчано-глинистые формы имеет свои преимущества. К ним следует отнести: масса отливки может достигать величины сотен тонн (станины станков), размеров от нескольких миллиметров до десятков метров, может изготовляться любой конфигурации и из любых литейных сплавов. Этим способом изготовляется подавляющая часть отливок в машиностроении.

Для изготовления литейной формы служит формовочная смесь, представляющая собой многокомпонентную систему, состав которой определяется типом и массой отливки, и природой металла. Основными компонентами формовочной смеси являются кварцевый песок и формовочная глина. Глина является связующим и при оптимальном содержании воды (45%) придает формовочной смеси необходимую прочность и пластичность. Песок увеличивает пористость и, следовательно, газопроницаемость формовочной смеси. Кроме того, в формовочную смесь вводят противопригарные добавки (каменноугольную пыль, графит), защитные присадочные материалы (борную кислоту) и другие ингредиенты. Для изготовления стержней используют стрежневые смеси, состоящие из кварцевого песка и самотвердеющихся неорганических (жидкое стекло с добавкой 10% раствора NaOH) или органических связующих.

Заливка литейных форм – процесс заполнения полости литейной формы расплавленным металлом из ковша. Ковш с расплавленным металлом от плавильных печей к месту разливки перевозят мостовым краном или по монорельсовому пути.

Важное значение при заливке форм имеет выбор температуры заливки расплавленного металла. При повышенной температуре заливки возрастает жидкотекучесть металла, улучшается питание отливок, но горячий металл более газонасыщен, сильнее окисляется, вызывает пригар на поверхности отливки. В то время как низкая температура заливки увеличивает опасность незаполнения полости формы, захвата воздуха, ухудшается питание отливки. Температуру заливки сплавов целесообразно назначать на 100150оС выше температуры ликвидуса.

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продолжается до температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме несколько минут, а толстостенные (массой 5060 тонн) – в течение нескольких суток и даже недель.

Для сокращения продолжительности охлаждения: формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или трубы, по которым пропускают воздух или воду и другие. При этом качество отливок не ухудшается.

Выбивка отливок – процесс удаления затвердевших и охлажденных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку отливок осуществляют на различных выбивных установках.

Очистка отливок – процесс удаления пригара, остатков формовочной и стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отливок.

Контроль отливок прежде всего осуществляют визуально для выявления брака или отливок, подлежащих исправлению. Правильность конфигурации и размеров проверяют разметкой, плотность металла отливки – гидравлическими испытаниями под давлением воды до 200 МПа. Внутренние дефекты выявляют в специализированных лабораториях.

Литье в песчано-глинистые формы – наиболее простой и распространенный способ получения литых заготовок. Недостатки такого литья – большие припуски на механическую обработку, низкая производительность и плохие санитарно-гигиенические условия труда.

Целью данной лабораторной работы является проектирование отливки, литейной формы и определение припусков и допусков.

Определение режимов термообработки материала

Исходя из задания, необходимо изготовить стальную отливку средней сложности, группа сложности вторая. В условиях мелкосерийного типа производства наиболее экономичным способом изготовления является литье в разовые песчаные формы. Способ формовки – машинная формовка по разъемной модели в двух опоках с уровнем уплотнения до твердости формы не ниже 70 единиц.

Анализ технических требований и технологичности конструкции детали показывает, что она является симметричным телом вращения; наружные поверхности диаметром D = 95 мм, D1 = 75 мм, переходный конус под углом 45º и нижний торец детали не подлежат механической обработке; наиболее точная поверхность диметром d = 55 мм (база А) выполнена по 7 квалитету точности, верхний торец корпуса связан с базой А допуском торцового биения, поверхность внутреннего отверстия (d+a) = 65 мм связана с базой А допуском соосности, неуказанные предельные отклонения размеров выполнены по 9 квалитету. Минимальная толщина стенок 7…8 мм может быть получена выбранным способом литья. Восемь отверстий М10 не имеет смысла получать литьем, они являются напуском.

В качестве черновых баз механической обработки целесообразно принять нижний торец корпуса и цилиндрическую поверхность диаметром D1=75 мм, реализуя, таким образом, явную установочную базу по торцу и двойную опорную скрытую базу по цилиндру.

Проектирование литейной формы

Для выполнения литейной формы необходимо изготовить опоку нижнюю, опоку верхнюю, модель, стержень со знаками, литниковую систему и выпор.

Модель – изделие, предназначенное для образования отпечатка в литейной форме соответствующего наружной конфигурации и размеров отливки.

Стержень – элементы литейной формы служащие для образования отверстия, области или иного сложного контура в отливке.

Стержень изготовляется вместе со стержневыми знаками

Стержневые знаки служат для получения соосности верхней опоки с нижней и для перпендикулярности стержня

Стержни получают в стержневом ящике

Опока – приспособление для удержания формовочной смеси при изготовление литейной формы. Опока представляет собой деревянный пластмассовый или металлический ящик без дна. Для получения отливки используют две опоки.

Литниковая система – система каналов и элементов литейной формы, обеспечивающая подвод расплавленного металла в полость формы и её заполнение, а также питание отливки при затвердевании.

Литниковая система состоит:

- литниковая чаша;

- стояк;

- шлакоуловитель;

- питатель.

Выпор – обратные вертикальные колонны, предназначенные для выхода воздуха и газов из полости литейной формы при её заливке, а также выхода Литейного сплава.

Заключение

В ходе лабораторной работы были выполнены следующие задания:

Анализ свойств материала детали(отливки).

Определение вида термообработка и назначение режимов термообработки отливки.

Определение допусков, припусков и размеров отливки.

Построение чертежа отливки.

Расчёт и разработка элементов литниковой системы.

Разработка литейной формы.

Разработка карты проектирования техпроцесса.