Изготовление отливок специальными способами литья

Отливки, получаемые в разовых песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современной техники, так как имеют недостаточно высокую точность размеров и качество поверхности. Применение специальных способов литья позволяет получать отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности, минимальными припусками на механическую обработку.

Литье, но выплавляемым моделям. Сущность литья, но выплавляемым моделям заключается в использовании модели из легкоплавкого материала (воска, парафина, стеарина) и специальных облицовочных материалов, которые наносят на модель для получения литейной формы.

Технология изготовления отливок по выплавляемым моделям имеет большое количество вариантов во всех основных операциях, а также в рецептурах модельных и формовочных материалов.

Упрощенная схема литья по выплавляемым моделям для получения стальной отливки приведена на рис. 2.14.

В металлическую разъемную пресс-форму (см. рис. 2.14, б), внутренняя поверхность которой выполнена с большой точностью, запрессовывают под небольшим давлением расплавленный легкоплавкий модельный состав (смесь парафина, стеарина, воска или других компонентов), который после охлаждения и извлечения из формы образует модель 3 с элементами литниковой системы. Полученная модель имеет точные размеры и высокое качество поверхности.

При наличии в отливке полостей в пресс-форму устанавливаются стержни 1. Полученные модели собираются в блоки с общей литниковой системой (см. рис. 2.14, в). На блоки наносится несколько слоев огнеупорного облицовочного материала (методом погружения блока моделей в раствор с промежуточной сушкой и обсыпкой кварцевым песком каждого слоя). После сушки блоков и выплавления модельного состава образуется огнеупорная оболочка — форма 7, которую помещают в опоку 5, засыпают наполнителем (в) для повышения ее прочности, прокаливают и заливают металлом (см. рис. 2.14, г).

После затвердевания металла формы выбивают, отливки отрезают от стояка и очищают от остатков формы.

Литье по выплавляемым моделям широко применяется для изготовления отливок из черных и цветных металлов во многих отраслях промышленности. Несмотря на то, что данный способ литья трудоемкий и дорогой, его применение оправдывается при получении точных отливок без последующей механической обработки, при изготовлении деталей со сложной и трудоемкой механической обработкой, при использовании труднообрабатываемых и тугоплавких сплавов.

Этим способом изготавливают рабочие колеса и лопатки авиационных, газовых и паровых турбин, сложные детали приборов, детали стрелкового оружия, режущий инструмент, различные детали автомобилей (шаровые пальцы, коромысла клапанов, вилки коробок передач) и многое другое.

Рис. 2.14. Схема изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям:

а — отливка; б — изготовление модели; в — собранный блок моделей; г — неразъемная форма; 1 — стержень; 2 — металлический штырь;

• 3 — модель; 4 — колпачок; 5 — опока; 6 — наполнитель;
• 7 — огнеупорная оболочка

Литье в оболочковые формы. Способ литья в оболочковые формы основан на использовании в составе формовочных смесей специальных связующих (термореактивных смол), способных при нагреве плавиться, а затем при повышении температуры необратимо твердеть, образуя с песком прочную оболочку.

Нагретой до 200…250°С металлической плитой 1 накрывают поворотный бункер 3 с формовочной смесью 4, состоящей из сухого кварцевого песка и порошка термореактивной смолы (рис. 2.15).

При повороте бункера на 180 °C смола, находящаяся в слое смеси, прилегающем к нагретой плите, оплавляется и связывает частицы песка. На модели образуется полутвердая оболочка 5 толщиной 5… 15 мм (толщина оболочки зависит от времени контакта нагретой плиты с формовочной смесью). Бункер возвращают в исходное положение, а плиту вместе с оболочкой снимают с бункера и помещают на 2…3 мин в печь, где при температуре 280…350°С происходит окончательное затвердевание оболочки. Полученную оболочку 6 снимают с модельной плиты — это половина литейной формы. С помощью второй литейной плиты получают другую половину формы. Полуформы собирают, устанавливая в них при необходимости стержни, и форму заливают расплавленным металлом.

После заливки металла и затвердевания отливки оболочковая форма легко разрушается.

Основными преимуществами литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчаные формы являются более высокая точность размеров и качество поверхности отливок, высокая газопроницаемость форм, уменьшение трудоемкости изготовления форм.

Рис. 2.15. Принципиальная схема изготовления оболочковых форм:

а — исходное положение; б — получение оболочки; в — съем оболочки; г — форма в сборе; д — отливка; 1 — модельная плита; 2 — модель;

• 5 — поворотный бункер; 4 формовочная смесь; 5 — оболочка;
• 6 — полуформа; 7 — наполнитель

К недостаткам метода следует отнести применение дорогостоящих материалов, ограниченность размеров и массы отливок, трудность регенерации песка, невысокие санитарно-гигиенические условия труда.

Оболочковые формы широко используются при изготовлении мелких и средних отливок из сплавов цветных металлов и ответственных чугунных отливок: ребристых цилиндров, коленчатых и распределительных валов и других деталей.