Файл: Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов.pdf

Литниковые системы. При разработке конструкции литниковой системы для получения отливок из различных сплавов следует ру­ ководствоваться известными, изложенными ранее особенностями построения литниковых систем для данного сплава. Однако вслед­ ствие быстрого охлаждения жидкого сплава в кокиле литниковые системы делают с большим сечением каналов, чем при литье в песча­ ные формы. Площадь сечения питателей берут на 25—33% больше, чем для песчаных форм. Длина литниковых каналов должна быть по возможности минимальной, и в них не допускается острых углов, поворотов или резких изменений сечений. Для легких сплавов рекомендуется следующее соотношение площадей элементов литни­ ковой системы (стояка, коллектора, питателя):

jFct : кол ■' F„ = 1 : 2 : 3 или 1: 2: 6 .

Сплав подводят в кокиль сверху, снизу и сбоку (рис. 233). Для алюминиевых и магниевых сплавов часто применяют вертикаль­ но-щелевой питатель и зигзагообразные стояки.

Литниковые системы для литья в кокиль можно рассчитывать по тем же формулам, что и для песчаных форм.

§ 3. ОСОБЕННОСТИ ЛИТЬЯ РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВОВ

Литье чугуна. Перед заливкой рабочие полости кокиля покры­ вают краской и облицовками. Облицовку кокиля возобновляют через каждые 100—200 заливок после очистки кокиля от старой облицовки. Перед началом работы кокиль подогревают до 200—250° С. Нельзя заливать металл в холодный кокиль, так как это приводит к быстрому растрескиванию его поверхности. Для устранения отбела при литье чугуна рабочие поверхности кокиля перед каждой заливкой обяза­ тельно покрывают копотью ацетиленового пламени. Во время работы кокиль не должен нагреваться более 400° С, так как это вызывает растрескивание поверхности. Поэтому кокиль охлаждают обычно воздухом. При хорошем уходе кокиль выдерживает 3000—5000 за­ ливок чугуном.

Взависимости от массы и толщины стенок отливки температура заливки чугуна колеблется от 1280 до 1300° С. Химический состав чугуна: 3,5—3,6% С; 2,4—2,6% Si; 0,6—0,7% Мп; 0,3—0,4% Р; до 0,12% S.

Вшихте желательно иметь не менее 50% чушкового чугуна, 20—30% возврата производства, 20—30% лома. Опыт показывает, что чугунные отливки массой до 10 кг и сечением до 12 мм без отбела получить очень трудно. Поэтому такие отливки подвергают отжигу, за исключением толстостенных несложной конфигурации и несоот­ ветственных отливок.

Термическая обработка чугунных отливок необходима не только для устранения отбела, но и для снятия внутренних напряжений. При содержании 2,4% Si в отливках цементит при отжиге (850—

870° С) распадается в течение 1 ч. Для снятия внутренних напряже­

н о

ний в отливках с отбеленным слоем без снижения твердости отжиг можно проводить при нагреве до 600° С, выдерживать при этой тем­ пературе 4—8 ч и медленно охлаждать вместе с печыо.

Литье алюминиевых сплавов. Температура заливки алюминиевых сплавов 710—720° С, поэтому кокиль не нагревается расплавом так сильно, как при литье чугуна. Стойкость кокиля в этом случае достигает 50 000 заливок. Алюминиевые сплавы имеют большую усадку, поэтому необходимо ставить прибыли, иногда превышающие массу отливок, а также обеспечивать направленное затвердевание соответствующим подводом сплава к отливке. Алюминиевые сплавы необходимо обязательно рафинировать.

Высокая стойкость кокилей, хорошая чистота поверхности, точ­ ность размеров и высокие механические свойства отливок создают широкие перспективы использования этого способа для литья алю­ миниевых сплавов. При проектировании технологии изготовления отливок из алюминиевого сплава в условиях серийного и массового производства необходимо предусматривать в основном изготовление их в кокилях. ,

Кокили начали применять и для литья стали, например катки для трактора изготовляют из стали 50Г. Сборку кокилей и заливку их жидкой сталью осуществляют на тележечном конвейере. На каж­ дую тележку устанавливают два кокиля, которые заливают из ков­ шей емкостью 260 кг. Через 8—10 мин после заливки кокиль подают на специальный'стол и затем к месту выбивки. После выбивки отлив­ ки кокиль с помощью вращающейся металлической щетки автомати­ чески очищается от остатков песка, гари и старой краски. Затем кокиль охлаждается в камере, где он обрызгивается струйками горячей воды. Температура кокиля снижается до 200—250° С. После этого специальным пульверизатором кокиль покрывается маршалитовой краской на сульфитной барде и устанавливается клещами на площадку конвейера.§

§ 4. МЕХАНИЗАЦИЯ ЛИТЬЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ФОРМЫ

При литье в металлические формы обязательно механизируют операции раскрытия и закрытия форм, установки и извлечения стержней, удаления отливок из формы, покрытия форм облицо­ вочным составом, охлаждения и нагрева формы, заливки. Это осу­ ществляется на специальных кокильных установках: индивидуаль­ ных станках; универсальных машинах, позволяющих осуществить раскрытие формы как в горизонтальной, так и в вертикальной пло­ скости; полуавтоматических карусельных машинах; конвейерных кокильных линиях.

Для крупных отливок сложной конфигурации, требующих при­ менения кокилей с несколькими поверхностями разъема и большого числа металлических стержней, удаляемых в различных направле­ ниях, применяют механизированные кокили с программным управ­ лением.

Для отливок более простых по конструкции, небольших и сред­ них по размеру используют универсальные индивидуальные или карусельные машины, а также конвейерные автоматические линии. Обычно в качестве приводов механизмов раскрытия и закрытия кокилей, извлечения стержней и т. д. в машинах используют пневматические или гидравлические приводы.

Однопозиционные кокильные машины делят на механизированные кокили и универсальные машины. Механизированные кокили при­ меняют обычно в условиях крупносерийного и массового производ­ ства. Они предназначены для изготовления одной отливки или одно­ типных, близких по конструкции отливок, когда затраты на оснаще­ ние кокиля вспомогательными механизмами окупаются. Универ­ сальные кокильные машины применяют для изготовления различ­

ных отливок, размеры кокилей для которых соответствуют нормаль­ ному ряду по ГОСТ 9451—69. Эти машины располагают большими технологическими возможностями. На них можно устанавливать кокили с различными поверхностями разъема, а также использо­ вать металлические и песчаные стержни.

В НИИСЛе разработан нормализованный ряд однопозицион­ ных кокильных машин, насчитывающий 19 моделей. На машинах 1-го типа устанавливают кокили с двумя полуформами, из которых

3-го типа — кокили, нижняя часть у которых неподвижная, а верх­ няя перемещается, а затем поворачивается и т. д.

Наиболее широко применяют однопозиционные кокильные ма­ шины 1 и 2-го типов. Примером может быть машина с вертикальной плоскостью разъема кокилей (рис. 234). На раме 1 установлены две стойки 2 с пневмоцилиндрами 3, 12 и усилителем 13. Неподвиж­ ную полуформу 10 прикрепляют к плите стойки, а подвижную 8 — на стойке тележки 14, которая штоком 4 передвигается по направ­

412

гаемого по монорельсу 9. В конце конвейера крышка кокиля откры­ вается и отливки из кокиля падают по лотку 4 в ящик 5. В нижней

Рис. 236. Вертикально-замкнутый кокильный конвейер

части конвейера кокили охлаждаются сжатым воздухом из сопл 6

и покрываются краской из пульверизатора 7, соединенного с ба­ ком 8.

Г Л А В А I I

ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Сущность способа. Центробежным литьем называется способ изготовления отливок, при котором залитый в форму металл в про­ цессе заполнения формы, затвердевания и охлаждения подвергается

Рис. 237. Схемы центробежной заливки с вертикальной и горизонтальной осями вращения

действию центробежных сил. Центробежные силы возникают в жид­ ком металле при заливке его во вращающуюся форму. Форма может вращаться вокруг вертикальной (рис. 237, а), горизонтальной (рис. 237, 6) или наклонной осей, а также одновременно вокруг горизонтальной и вертикальной осей.

414

Горизонтальную или слегка наклонную ось вращения формы применяют для большинства отливок (труб, втулок, колец, венцов), вертикальную ось вращения — при необходимости получения от­ ливки без центрального отверстия: фасонных изделий, заливаемых через центральный стояк, и при заливке в песчаные формы.

На рис. 238 представлена схема получения втулок на центробеж­ ной машине с вертикальной осью вращения. Предварительно подо­ гретую металлическую форму закрепляют на шпинделе. Затем днище формы покрывают графитовой краской кистью или пульвери­ затором (рис. 238, а), устанавливают крышку и форму приводят во вращение.

Рис. 238. Схема отливки втулок на центробежной машине с вертикаль­ ной осью вращения

Металл из ковша заливают через отверстие в крышке (рис. 238, б). Количество жидкого металла определяется мерным ковшом. Зали­ тый металл увлекается днищем во вращение, прижимается центро­ бежными силами к боковой поверхности формы и поднимается до соприкосновения с крышкой (рис. 238, в). Внутренний диаметр отливки определяется количеством залитого в форму металла. При­ жатый к стенкам формы центробежной силой металл затвердевает при вращении формы. Готовая втулка вынимается из формы кле­ щами или выталкивателем (рис. 238, г).

Наибольший технико-экономический эффект применения центро­ бежного способа литья достигается при изготовлении отливок, имею­ щих форму тела вращения, а в ряде случаев его целесообразно при­ менять и для фасонных отливок, таких как шестерни, турбинные диски с лопатками, детали арматуры и др. Наиболее эффективно применение центробежного литья для производства чугунных труб.

Заливка вращающейся формы и затвердевание отливки во вра­ щающейся форме под действием центробежных сил обусловливают главные преимущества этого способа литья.

415

1.При литье полых цилиндров не требуется стержней для обра­ зования отверстия, так как металл под действием центробежной силы распределяется у стенок формы.

2.Заливка производится свободнойструей, литниковые си­ стемы обычно отсутствуют.

3.Затвердевание металла под действием центробежных сил способствует получению плотных, без газовых, усадочных раковин

ирыхлот отливок.

и неметаллическими включениями и, вследствие этого, повышенный припуск на обработку внутренних поверхностей.

3. Неточность диаметра полости отливок со свободной поверх­ ностью.

Методы расчета угловой скорости вращения формы. От правиль­ ного выбора скорости формы зависят прочность, структура, распре­ деление шлаковых включений^ газовой и усадочной пористости, ликвации в отливке. Скорость формы зависит от расположения оси вращения, рода металла и диаметра отливки.

При определении угловой скорости вращения учитывают не только положение оси вращения формы, но и связанные с этим иска­ жения внутренней поверхности отливки. Установлено, что для отли­ вок из разных сплавов, в зависимости от размеров, температуры за­ ливки сплава и формы, оптимальная угловая скорость вращения, при которой качество отливки наивысшее, различная.

При определенном соотношении наружного гх и внутреннего л2

радиусов отливки ^ = 1,15^ для расчетов скорости формы можно пользоваться формулой

-— об/мин

Уri

где Ко — коэффициент, значения которого приведены в табл. 66. Согласно принципу эквивалентности, воздействие на какую-либо систему центробежных сил физически тождественно действию сил тяжести соответствующей величины. На этом основании действую­ щие на металл центробежные силы можно заменить силами тяжести равной величины и того же направления, а сам металл рассматри­

вать соответственно утяжелившимся.

Плотность вращающегося металла в отличие от обычной плот­ ности р называют эффективной плотностью:

(17)

g ’

где р — плотность металла, г/см3; со — угловая скорость вращения формы, с-1; g — ускорение свободного падения, см/с2.

416