Производство заготовок. Литье. Книга 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок)

Килов А.С., Попов А.В., Недыхалов В.А.

Оренбург, 2004 г.

2.5.4 Центробежное литье

Центробежным литьем, как правило, получают отливки, представляющие собой тела вращения (втулки, трубы, диски). Расплав, заливаемый во вращающуюся форму, центробежными силами плотно прижимается к

внутренним стенкам формы и воспринимает ее конфигурацию. формы могут вращаться вокруг горизонтальной, вертикальной и наклонной осей. Наиболее распространены машины с горизонтальной осью вращения. Центробежные силы не только распределяют жидкий металл в форме, но и способствуют

перемещению на внутреннюю поверхностьотливки более легких, чем сплав, шлаковых и газовых включений. Отливка получается более чистой и плотной. Для получения втулок применяют машины с горизонтальной, а труб – с вертикальной осью вращения (рисунок 44).

Определенную дозу расплава из ковша4 заливают во вращающуюся (с частотой от 200 до 1400 об/мин) форму 1 через металлоприемник 3. Под действием центробежных сил металл2 отбрасывается к стенкам формы. Форма вращается до тех пор, пока расплав не затвердеет, затем отливку 5 извлекают из формы. Перед каждой заливкой внутреннюю полостьформы покрывают противопригарной краской или присыпкой. Центробежным способом можно получать биметаллические отливки, поочередно заливая в форму разнородные расплавы. Преимуществом центробежного литья является получение отливок без литниковых систем. отливки имеют плотную, мелкозернистую структуруЦентробежное литье образует внутри цилиндрическое пространство, ограниченное свободной поверхностью, что не требует использования стержней. Этим способом изготавливаются отливки, имеющие форму тела вращения (преимущественно), следует учитывать, что если ось вращения расположена горизонтально, то металл распределяется равномерно, и толщина стенок отливкиодинакова, а если ось вращения вертикальная, то внутренняя поверхностьпараболическая. Разновидностью центробежного литья является центрифугирование. Им получают мелкие отливки различных конфигураций. Центробежным литьем с горизонтальной осью вращения получают цилиндрические заготовки массой до 45 т. Этим способом изготавливают чугунные трубы для водопровода и канализации диаметром от 100 до 1000 мм и длиной от 4 до 10 м. На машинах с вертикальной осью вращения получают заготовки небольшой высоты — бандажи, зубчатые обода.

В машинах с вертикальной осью вращения (рисунок 44 б) расплавленный

металл из ковша 1 заливают во вращающуюся форму2 с частотой вращения от 160 до 500 об/мин. Растекаясь по дну формы, металл увлекается центробежными силами и прижимается к боковой цилиндрической стенке,

образуя вокруг нее кольцевой слой 3. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего форму останавливают и из нее извлекают отливку.

2.5.4.1 литье биметаллических изделий

Литье биметаллических изделий осуществляют в машиностроении и приборостроении с целые получения в одной детали участки с различными физическими и механическими свойствами из разных сплавов.

Биметаллические и многослойные литые изделия изготовляют заливкой жидкого металла на твердую, жидко-твердую и жидкую основу, либо послойной заливкой вращающихся (реже стационарных) форм сплавами

различного химического состава (рисунок 45).

2.5.5 Электрошлаковое литье

Электрошлаковое литье используют для получения ответственных толстостенных отливок, к которым предъявляются особые требования по плотности и однородности металла. Способ получения литых изделий путем электрошлакового переплава расходуемых электродов под действием электрического тока непосредственно в сложной формы (в кристаллизаторе) назван электрошлаковым литьем. Литейная Форма служит местом для приготовления жидкого металла и используется для формирования отливки.

Отливка получается в литейной форме, где расплавляется расходуемый электрод 1 в шлаке2 и расплавленный металл3 заполняет полостьформы и образует отливку 4. Стенки литейной формы5 и стержень6 водоохлаждаемые.

Процесс расплавленияшлака начинается с возникновения электрической дуги между затравкой 7 и электродом, а затем расплавленный шлак, обладая большим электрическим сопротивлением, приобретает высокую температуру и оплавляет расходуемые электроды 1.

Электрошлаковая отливка, благодаря направленной и более последовательной кристаллизациисплава по сравнению с обычной, практически свободна от ликвации химических элементов; в ней отсутствуют дефекты усадочного происхождения и нет газовых пор. Литой металлэлектрошлакового переплава в ряде случаев по своим свойствам превосходит деформированный металл, полученный путем горячей прокатки или ковкой.

Электрошлаковое литье применяют для изготовления толстостенных баллонов, валков холодной прокатки, корпусов запорной энергетической арматуры (рисунок 46 б), заготовок литых коленчатых валов, шатунов и других ответственных деталей.

2.5.6 Смазка пресс-форм

Для снижения прилипания расплава к стенкам пресс-формы (особенно при литье алюминиевых сплавов), для уменьшения износа пресс-форм, а также устранения задиров на литых деталях производят смазку пресс-формы.

Смазывают детали камерыпрессования (наполнительный стакан и поршень). Смазка должна быть нанесена тонким слоем. Избыток смазки стекает на нижние части оформляющей полости пресс-формы, препятствует четкому заполнению контура полости и способствует образованию рисунка «мороза».

Кроме того, при обильной смазке увеличивается газообразование, создающее в пресс-форме дополнительное давление и способствующее образованию облоя на отливках. Облоем называют часть расплава, затекающую в плоскость разъема и остающуюся на отливке. Необходимо смазывать те места пресс-формы, к которым может

прилипнуть расплав, и места, оставляющие на отливкериски или задиры.

Смазку пресс-формы и стержней производят периодически во время работы в зависимости от конфигурации отливки. Пресс-формы для сложных отливок необходимо смазывать чаще, чем для простых. Детали камерыпрессованиянеобходимо смазывать после нескольких заливок. При литьелатуни первые

отливки после смазки отбрасывают, так как они насыщены газом. Лучше всего наносить смазку на все рабочие поверхностипресс-формы с помощью пульверизатора, который обеспечивает нанесение ровного и тонкого слоя. Смазочные материалы, применяемые для пресс-формы, должны удовлетворять следующим требованиям: быть стойкими к действию высоких давлений и температур; не вызывать коррозии отливок и частей пресс-формы; не оказывать вредного воздействия на работающих; образовывать устойчивую пленку на поверхностиполостипресс-формы и камеры прессования. Поскольку подобрать определенный один состав смазочного материала, отвечающего указанным требованиям, очень трудно, существует большой ассортимент смазочных материалов для литья под давлением. Условно их подразделяют на три группы (твердые, мазеобразные и жидкие).

К твердым смазочным покрытиям относят животные жиры и воск, в чистом виде их применяют редко, но они входят компонентами, в составмазеобразных и жидких смазочных материалов.Мазеобразные смазочные материалы представляют собой густую смесь из парафина, мазута, нигрола, озокерита, церезина, минеральных масел и других веществ. Для повышения разделительной способности в них добавляют алюминиевую пудру и графит. В состав жидких смазочных материалов входит разбавитель,

способствующий получению жидкой консистенции и отводу теплоты от пресс- формы. Жидкие смазочные материалы приготовляют на нефтяной или водной основе с добавкой мелкодисперсных наполнителей или присадок. В состав смазочных материалов на водной основе входят минеральные масла, жиры и эмульгаторы.

2.5.7 Характеристика специальных видов литья

Общей особенностью специальных видов литья является экономия металла, которая численно выражается в ЛП двумя коэффициентами:

коэффициентом выхода годного - процентным отношением массы отливок к массе залитого в формуметалла и коэффициентом использования заготовок - отношением массы детали к массе отливки. При специальных видах литья эти коэффициенты выше, чем при литье в обычные песчаные формы (экономия до 15 %). Однако сами специальные виды литья дороже обычного литья, но, учитывая экономию при механической обработке отливок, в целом, стоимость деталей снижается. Однако, рекомендовать тот или иной Способ изготовления детали можно лишь после учета технологичности конструкции детали и сопоставления всей совокупности затрат применительно к конкретным условиям производства данной детали.

2.5.8 Получение литых заготовок из полимерных материалов

Получение литых заготовок (отливок) характерно не только для металлови сплавов. Эти процессы применяют и для переработки пластмасс, так как применение механической обработки пластмасс резанием следует избегать или уменьшать ее. Получение изделий из пластмасс при такой обработкеприводит к нарушению поверхностной смоляной пленки, что уменьшает предел прочности, увеличивает водо- и масло поглощение. Однако полностью исключить механическую обработку резанием при переработке пластмасс невозможно. При прессовании, литье и других методахформования заготовок из пластмасс наблюдается значительные колебанияусадки материала, что снижает получаемую точность размеров. Поэтому для получения высокого класса точности размеров заготовки в ряде случаев необходимо применять механическую обработку, кроме того, методами резания удаляют литниковую систему, зачищают заусенцы, получают малые отверстия и резьбы.

3.5 Вспомогательные отделения

Вспомогательные отделения включают в себя несколько участков. Участок ремонта литейной оснастки представляет собой инструментально-механическую мастерскую, предназначенную для обеспечения профилактического осмотра и мелкого ремонтапресс-форм и штампов. Здесь установлено необходимое металлорежущее оборудование: станки; винтовой пресс для запрессовки и распрессовки втулок, колонок,

вкладышей пресс-форм; кран-балка; монорельс с электроподъемником; слесарные верстаки и грузоподъемные механизмы, а также пресс для испытания, доводки и ремонта пресс-форм. Пресс-форма (обе ее половины)

ставится на перемещающийся стол, с помощью которого она подается в зону прессования. Затем подвижная траверса опускается к пресс-форме и производит закрепление обеих ее частей. После установкипресс-формывыполняется впрыскивание восковых материалов. Это дает возможность

проверить по отлитой детали из воска размеры рабочей полостипресс-формы и полученной детали до запуска их в производство. После пробной заливки оператор при необходимости доводит пресс-форму.

Все пресс-формы после изготовления отливок поступают в ремонтнуюмастерскую, откуда их после досмотра, очистки передают на склад пресс- форм. Техническое обслуживание и ремонтоборудования по установленному графику, а также снабжение цеха запасными частями осуществляют централизованная общекорпусная ремонтная база механика и энергетика и ремонтно-механический цех. Участок ремонта раздаточно-дозирующих установок, ремонта и сушки разливочных ковшей оснащен размалывающими

бегунами, смесителем, ситами и другим необходимым оборудованием. Участокизолирован от остальных отделений цеха. Участок пропитки и гидроиспытаний расположен в отдельном здании и

связан с главным корпусом системой подвесных толкающих конвейеров.

Пропитку отливок смолой ПН-301 выполняют после окончательной

механической обработки. В технологическом процессе пропитки

предусмотрены следующие операции: укладка деталей в специальные

контейнеры; обезжиривание их парами четыреххлористого углерода в ваннах

обезжиривания; охлаждение деталей в ваннах охлаждения; пропитка их смолой ПН-301 под давлением 1010 кПа в автоклавах; мойка деталей горячей и холодной водой в ваннах мойки; окончательное отверждение смолы в печах полимеризации. Для лучшего удаления смолы из труднодоступных мест и из отверстий деталей в автоклавах, а также в ваннахмойки предусмотрены механизмыцентрифугирования контейнеров.