Расположение литниковой системы. Назначение литниковой системы и ее элементов

Литниковая система

Литниковая система – это система каналов и резервуаров для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, её заполнения и питания отливки при затвердевании.По конструкции и расположению в литейной форме литниковые системы очень разнообразны, но независимо от конструкции такая система должна обеспечивать:

– непрерывную подачу сплава в форму;

– кратчайший путь металла в полости формы, чтобы он не терял температуру;

– спокойное и плавное без завихрений заполнение металлом полости формы, что устраняет размывание формы, а также подсос и замешивание в металл воздуха;

– улавливание шлака и других неметаллических включений для предотвращения попадания их в полость формы с металлом;

– создание направленного затвердевания снизу вверх для питания отливки в процессе кристаллизации жидким металлом с целью не допустить образования усадочных раковин;

– однородность структуры отливки после ее кристаллизации;

– отсутствие препятствия при усадке отливок с целью не допустить образования напряжений и трещин;

– минимальный расход сплава на литниковую систему (включая выпоры и прибыли);

– легкое отделение от отливки в процессе выбивки из формы.

Конструкция литниковой системы должна состоять из стандартных элементов, легко изготовляемых и заменяемых при износе. Нормальная литниковая система, применяемая при подводе питания по разъему, показана на рис. 1. Литниковая чаша (воронка) 1 является приемником, в который жидкий металл поступает из разливочного ковша. При заливке необходимо стремиться быстро заполнять чашу и поддерживать в ней металл на высоком уровне, это обеспечивает задерживание шлака в чаше.

Также для задерживания шлака и неметаллических включений при использовании заливочной воронки между ней и стояком может устанавливаться фильтрующий элемент 2 в виде сетки. Стояк 3 представляет собой вертикальный канал, сужающийся книзу; по этому каналу металл поступает в шлакоуловитель 4 . Шлакоуловитель расположен в верхней полуформе и служит для задерживания шлака, неметаллических включений и подвода металла к питателю 5 , находящемуся в нижней полуформе и подводящему сплав в формообразующую полость литейной формы.

Рис. 1. Литниковая система для подвода металла по разъему формы:

1 – воронка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – стояк;

4 – шлакоуловитель; 5 – питатель

Выпоры и прибыли также являются частью литниковой системы. Выпоры служат для удаления газов и неметаллических включений из полости формы в процессе заливки, а также позволяют контролировать окончание процесса заполнения полости формы с помощью наблюдения за подъемом металла в них. Число выпоров зависит от размеров и конфигурации отливок. В случае изготовления мелких и средних отливок можно ограничиться установкой одного выпора, а для крупных отливок ставят два-три выпора и более. Если отливка имеет фасонную поверхность, выпор устанавливают на самый высокий элемент модели, по которой изготавливается верхняя полуформа. Следует избегать установки выпоров на массивных частях отливки, так как это приводит к образованию под выпором усадочной раковины в связи с тем, что относительно тонкий выпор остывает быстрее массивной части и питается за ее счет.

Разновидности литниковых систем

Литниковые системы, в зависимости от формы, размеров отливки и свойств литейного сплава, имеют различное устройство.

1.По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые системы делят на: верхнюю, сифонную (нижнюю), ярусную, вертикально-щелевую (рис. 34Л).

Рис. 2 Типы литниковых систем

а - верхняя; б – сифонная (нижняя); в – боковая; г - ярусная; д –вертикально- щелевая;

1 – литниковая чаша; 2 - стояк; 3 -шлакоуловитель; 4 - питатель; 5 - выпор; 6 - отливка

Верхняя литниковая система (рис. 2, а).

Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в залитой форме (температура увеличивается от нижней части к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питания отливки.

Недостатки: падающая сверху струя может размыть песчаную форму, вызывая засоры; при разбрызгивании расплава возникает опасность его окисления и замешивания воздуха в поток с образованием оксидных включений; затрудняется улавливание шлака.

Верхнюю литниковую систему применяют для невысоких (в положении заливки) отливок, небольшой массы и несложной формы, изготовленных из сплавов, не склонных к сильному окислению в расплавленном состоянии (чугуны, углеродистые конструкционные стали, латуни).

Сифонная (нижняя) литниковая система (рис. 2, б)

Широко используется для литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами (алюминий), обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и постепенное заполнение ее поступающим снизу без открытой струи металлом. При этом усложняется конструкция литниковой системы, увеличивается расход металла на нее, создается неблагоприятное распределение температур в залитой форме ввиду сильного разогрева ее нижней части. Возможно образование усадочных дефектов и внутренних напряжений. При такой системе ограничена возможность получения высоких тонкостенных отливок (при литье алюминиевых сплавов форма не заполняется металлом, если отношение высоты отливки к толщине ее стенки превышает 60, H/δ≥60).

Боковая литниковая система (рис. 2, в).

Подвод металла осуществляется в среднюю часть отливки (по разъему формы).

Такую систему применяют при получении отливок из различных сплавов, малых и средних по массе деталей, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью разъема формы. Является промежуточной между верхней и нижней, и следовательно сочетает в себе некоторые их достоинства и недостатки.

Ярусная литниковая система(рис.2, г).

При ярусной литниковой системе подача расплава осуществляется на нескольких уровнях. Питатели действуют последовательно, начиная с нижних, по мере подъема уровня металла в полости формы. Эти системы, обеспечивающие спокойное заполнение и горячий металл в головной части потока, широко применяют при изготовлении крупных и тонкостенных отливок из черных и цветных сплавов.

Вертикально-щелевая литниковая система(рис.2, д) .

Разновидность ярусной. Предназначена, главным образом, для цветных металлов и сплавов.

Устройство литниковых систем.

Устройство литниковых систем. Система каналов, обеспечивающая подвод расплава в полость формы, питание отливки в процессе кристаллизации и улавливание шлака и песочных включений, называется литниковой системой. После выбивки форм литниковая система отделяется от отливки и поступает на переплавку.

Рис. 97. Элементы литниковой системы

На рис. 97 изображены элементы литниковой системы, состоящей из литниковой чаши 1, стояка 2, шлакоуловителя 3 и питателей 4.

Литниковая чаша , имеющая форму воронки, предназначается для удобства заливки расплава в форму и частичного удержания шлака. Литниковые чаши бывают различной конструкции. Они изготовляются либо в виде отдельных стержней, либо заформовываются в металлической рамке.

Рис. 98. Конструкция литниковых систем :

1 - литниковая чаша, 2 - стояк, 3 - выпор, 4 - выпорная чаша, 5 - перегородка, 6 - ручки, 7 - металлический корпус, 8 - питатель, 9 - шлакоуловитель

На рис. 98 изображены наиболее распространенные виды литниковых чаш .

Чаши для мелких форм выполняются в верхней полуформе в виде воронки 1 (рис. 98, а) и в виде чаши с порошком (рис. 98, б), который при течении расплава способствует всплыванию шлака.

Чаши для среднего литья изготовляются отдельно в виде стержней 1 (рис. 98, в и г), устанавливаемых на форму при сборке. Такие чаши более емки и удобны при заливке. В дне чаш для среднего литья делают несколько мелких отверстий (диаметром 5—8 мм), играющих роль фильтровальной сетки и способствующих удержанию шлака.

Чаши для крупного литья (рис. 98, г) формуются в металлической рамке 7, а для удобства установки их на форму при сборке в рамке предусматриваются ручки 6. В конструкции такой чаши имеется специальная перегородка 5. При заполнении расплавом левой полости чаши 1 шлак, располагаясь сверху расплава, удерживается перегородкой от попадания внутрь сифонного стояка 2.

Стояк 2 (см. рис. 98) представляет собой вертикальный канал круглого сечения, соединяющий литниковую чашу и шлакоуловитель. Стояк формуется в верхней полуформе с помощью модели стояка. Модель стояка имеет форму конуса, расширяющегося к чаше. Делается это для облегчения извлечения модели из формы. Иногда стояк вырезается в верхней полуформе полой стальной трубкой.

У форм с вертикальной заливкой стояк формуется на плоскости разъема верхней и нижней полуформ. После сборки и кантования их на 90° вертикальный канал соединяет чашу и шлакоуловитель.

Шлакоуловитель 9 представляет собой горизонтальный канал трапецеидального сечения, выполняемый обычно в верхней полуформе. Назначение шлакоуловителя — задерживать шлак, попавший из литниковой чаши, и облегчать подвод расплава к отливке. При ручной формовке шлакоуловитель прорезается вручную, при машинной —выполняется в форме по модели, закрепленной на модельной плите.

Питатели 8 — тонкие и короткие каналы, соединяющие шлакоуловитель с литейной полостью формы. Питатели имеют различную форму поперечного сечения: трапецеидальную, прямоугольную, полукруглую и т. п. При машинной формовке модели питателей закрепляются на подмодельной плите нижней или верхней полуформы.

Конструкции литниковых систем подразделяются на вертикальные и горизонтальные со свободным падением расплава и с падением его по ломаной линии.

Литниковая система со свободным падением расплава состоит из литниковой чаши и стояка (см. рис. 98, а).

Литниковые системы с падением расплава по ломаной линии подразделяются на три подгруппы: у первой подгруппы расплав вводится через разъем в полость формы сверху (см. рис. 98, б), у второй расплав вводится через разъем формы преимущественно на половину высоты отливки (см. рис. 98, в), у третьей подгруппы расплав подводится в полость формы снизу сифоном (см. рис. 98, а). При изготовлении мелкого и среднего литья широкое применение нашла горизонтальная дроссельная литниковая система. Основным элементом дроссельной литниковой системы является дроссель — узкий щелевидный канал, соединяющий стояк и полость формы, регулирующий торможением расход расплава и обеспечивающий плавное поступление его в форму с хорошей очисткой от посторонних примесей.

Рис. 99. Дождевая литниковая система

Дождевая литниковая система (рис. 99) состоит из литниковой чаши 7, стояка 2, кольцевого шлакоуловителя 5, нижняя часть которого соединяется с литейной полостью отливки 4 большим количеством мелких вертикальных каналов — питателей 3. После заполнения шлакоуловителя расплав отдельными струйками стекает в полость формы, обеспечивая получение плотных отливок. Такая система применяется для отливки в сухих формах втулок, труб, барабанов и других цилиндрических ответственных отливок.

Ярусная литниковая система (с расположением питателей по высоте стояка) применяется при отливке крупных деталей с неравномерной толщиной стенок. Эта система позволяет хорошо питать отливку горячим расплавом в различных ее частях.

Н.А.Швыргун.
Главный конструктор проекта ООО «Спарк-Дон, Лтд»

Те, кто ежедневно сталкивается с построением литниковой системы для точного литья стоматологических сплавов, скорее всего, согласятся с тем, что здесь мы имеем дело с союзом науки и искусства. Только учёт всех нюансов конкретной работы, многолетний опыт, научных анализ протекающих процессов и творческий подход к делу делают результат прогнозируемым и качественным.

В своих рекомендациях мы не будем пытаться «охватить необъятное», а лишь дадим начальные сведения о требованиях, предъявляемых к правильно сконструированной литниковой системе. Вашим лучшим учителем будет Ваш труд, творческий поиск и полученный опыт.

Задачи литниковой системы.

Литниковая система — это система каналов, через которые расплавленный металл поступает из тигля в рабочую полость литейной формы.

Задачей литниковой системы является не просто транспортировка жидкого металла к отливке, но и контроль скорости движения расплава, создание условий для нормального воздушного обмена между полостью объекта литья и внешней средой, предотвращения усадочных раковин в объектах литья путём формирования соответствующего градиента температуры в литейной полости и питания отливки при затвердевании сплава.

Возможны различные варианты выполнения литниковой системы в зависимости от типа сплава, характеристик объекта литья, личного опыта специалиста и т.д. Необходимо учитывать также, что литниковая система для установок с плавкой и литьём в вакууме с последующим прессованием имеет некоторые особенности, по сравнению с центробежным литьём.

Литниковая система создается путем подвода к восковой репродукции (модели) объекта литья (вкладки, отдельные коронки, каркасы мостовых протезов) восковых штифтов, которые после удаления воска из опоки представляют собой литьевые каналы.

Часто одни и те же элементы литниковой системы по разному называются не только практикующими специалистами, но и авторами солидных трудов соответствующей тематики. Для определённости, дадим вначале определения, которыми мы будем оперировать в дальнейшем, рассматривая особенности построения литниковой системы.

— элемент литниковой системы, предназначенный для начального формирования потока расплава. Форма литниковой воронки должна обеспечивать плавное и быстрое поступление расплава в литниковые каналы.

Литниковый канал — элемент литниковой системы, соединяющий воронку (конус) с коллектором или непосредственно с объектами литья.
Литниковый канал (каналы) должны быть расположены в зоне максимальных температур опоки с целью предупреждения преждевременного охлаждения металла в них и замедления потока расплава. Количество литниковых каналов (1, 2, 3…) зависит от характеристик отливаемой работы. Чем массивнее отливка тем большее количество каналов может потребоваться для обеспечения высокоточного литья.

А - Воронка такой формы не способствует формированию ламинарного потока расплава (увеличенная высота падения расплава из тигля, плоское "дно" воронки). Не рекомендуется использовать из-за повышенной опасности появления усадочной пористости в объекте литья.
Б - Воронка такой формы в наиболее полной мере способствует плавному и быстрому поступлению расплава в литниковые каналы. Рекомендуется к использованию.

Восковые модели литникововых каналов и коллектора делают из специального литьевого воска диаметром 3,5…5 мм.
При работе на вакуумных установках не рекомендуется использовать для построения литникововых каналов и коллектора литьевой воск диаметром менее 3,5мм.

А - Восковая проволока;
Б - Если отливается протяжённый мостовидный протез или большое число индивидуальных объектов, то коллектор выполняется в виде дуги. Это позволяет создать равные температурные условия для всех отливаемых объектов.
В - При отливке мостовидного протеза промежуточная его часть требует больше металла. Следовательно, необходимо выполнить коллектор таким образом, чтобы его объем в месте присоединения промежуточной части соответствовал её объему.

Питатели всегда должны присоединяются к самой толстой части объекта литья, чтобы помочь в борьбе с усадкой. В особо крупных отливках может потребоваться несколько питателей для того, чтобы ввести металл в полости объекта литья.

Геометрические размеры питателей зависят от вида и размера объекта литья.
1 - Коронка с незначительной толщиной стенки. Диаметр литника 2,5мм.
2 - Коронка со значительной толщиной стенки. Диаметр литника 3мм.
3 - Промежуточный элемент. Диаметр литника 3,5мм.
4 - Большая коронка со значительной толщиной стенки. Два литника диаметром 2,5...3мм.
Длина питателей выбирается равной 2...5мм.

Общие принципы проектирования литниковой системы.

Правильно сконструированная литниковая система должна обеспечивать быстрое и ламинарное (плавное, однородным потоком) заполнение литейной формы с необходимой скоростью, непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке, выход газов из полости формы. Скорость течения материала важна, потому что, если расплав движется слишком медленно, он может остыть прежде, чем полностью заполнит литейную полость.

Для предупреждения турбулентного характера потока расплава, следует обеспечивать мягкие переходы между литниками в направлении течения жидкого металла и соответствующие размеры элементов литниковой системы. Турбулентный (с завихрениями, бурный) характер движения расплава по литниковым каналам не способствуют оптимальному движению струи расплава. Из-за этого он не может сразу сформироваться и заполнить полость. При этом существенно возрастает вероятность образования усадочных раковин в отливке и неоднородность структуры каркаса протеза.

Расположение элементов литниковой системы в опоке — важнейший критерий для обеспечения качественного литья.

Объекты литья должны охлаждаться в первую очередь и поэтому должны быть размещены вне теплового центра опоки. Правильным считается их размещение на минимальном расстоянии от боковой поверхности опоки и её дна. На практике, обычно, необходимо выдерживать следующие расстояния: 4…5мм от боковой поверхности опоки и 4…5 мм, соответственно, от её дна. Меньшие величины этих размеров ограничиваются механической прочностью материала опоки.

Литниковые каналы и коллектор должны охлаждаться в последнюю очередь и, следовательно, должны быть расположены максимально близко к термическому центру опоки. В идеальном случае, коллектор должен располагаться на середине высоты опоки, т.е. в зоне максимальной температуры (тепловой центр). При этом коллектор обеспечивает подпитку жидким расплавом объекты литья на стадии их кристаллизации, препятствуя неконтролируемой усадке.

Исходя из вышеизложенных условий расположения коллектора определяется длина литниковых каналов. Следует помнить, что слишком длинные каналы увеличивают путь расплава, ухудшают его течение и увеличивают количество остаточного воздуха в форме. Всё вместе это приводит к повышению риска некачественного литья (например, непроливы наиболее тонких частей восковой модели).

При непосредственном питании отливки необходимо стремиться к тому, чтобы в тепловом центре опоки находился участок расхождения литниковых каналов к объектам литья.
Для получения предсказуемого, высококачественного литья близких по параметрам объектов необходимо учитывать плотность используемого сплава. Чем меньше его удельный вес, тем больше должен быть диаметр литниковых каналов.

Для получения предсказуемого, высококачественного литья особое внимание необходимо уделять выбору геометрических размеров элементов литниковой системы: литниковых каналов, коллектора, питателей. Этот выбор определяется многими факторами: типом литниковой системы (с непосредственным питанием отливки или с использованием литейного резервуара (коллектора)), размерами объектов литья, их видом и количеством.

Мы познакомили Вас с базовыми понятиями, определяющими пути построения литниковой системы, удовлетворяющей требованиям высокоточного стоматологического литья. Подробнее приемы реализации рассмотрены .
Для того, чтобы Ваши успехи в работе были стабильными и предсказуемыми, конечно же, изложенного материала может оказаться недостаточно. Черпайте знания из специальной литературы, анализируйте свои достижения и ошибки. Накопленный личный опыт и глубокое понимание процессов, протекающих при литье стоматологических сплавов — основа вашего мастерства.

Назначение Литниковая система - обеспечение оптимальных условий и продолжительности заливки формы с целью получения отливки с чёткими гранями и контурами, предотвращение попадания неметаллических включений (при заливке из поворотного ковша), а при затвердевании сплава - питание отливки для предотвращения усадочных раковин. Элементы Литниковая система в соответствии с их назначением разделяют на подводящие и питающие (в некоторых частных случаях такого разделения не существует).

Назначение литниковой системы

Литниковая система – это система каналов и резервуаров для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, её заполнения и питания отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержку шлака и других неметаллических включений, выход паров и газов из полости формы, непрерывную подачу металла к твердеющей отливке. После окончания литья избыточный металл, заполняющий литниковую систему, застывает, сохраняя форму её каналов и образуя отход, подлежащий отделению от самой отливки.

Рис. 33Л. Литниковая система

1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатель; 5 – выпор; 6 – прибыль.

Основными элементами литниковой системы (рис. 33Л) являются: 1 – литниковая чаша (воронка ), которая предназначена для приёма струи расплава, вытекающей из разливочного ковша, и частичного задержания попадающего вместе с расплавом шлака; 2 – стояк – вертикальный или наклонный канал, передающий расплав из литниковой чаши внутрь литниковой системы; 3 – шлакоуловитель – горизонтальный канал, расположенный, как правило, в верхней полуформе и служащий для задержания шлака и передачи расплава из стояка к питателям; 4 – питатель – канал, подающий расплав непосредственно в полость литейной формы (питатель может быть как один, так и несколько, и они обычно располагаются в нижней полуформе); 5 – выпор – вертикальный канал для вывода газов из полости формы, сигнализации об окончании заливки, питания отливки расплавом при затвердевании; 6 – прибыль – резервуар с расплавленным металлом, обеспечивающий его непрерывный подвод к массивной части отливки, застывающей последней (при наличии нескольких массивных частей прибылей также может быть несколько).

Вопрос 31. Изготовление отливок по выплавляемым моделям. Сущность способа. Модельные составы. Формовочные материалы. Последовательность операций процесса литья по выплавляемым моделям. Достоинства и недостатки способа.

Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям это способ получения отливок изготовленных с использованием одноразовых литейных форм не имеющих плоскости разъема, рабочая полость которых получена с использованием легкоплавких моделей –для изготовления легкоплавких моделей необходимо использовать стальную неразъемную пресс-форму внутреняя полость в которой изготавливается с учетом припуска на мех. Обработку и величину линейной усадки сплавов.

В последнее время предложены новые модельные составы парафин-полиэтиленовые, церезин-полиэтиленовые и парафин-церезин-полиэтиле­новые.

Легкоплавкие модельные составы (парафин, стеарин, церезин и др.) приготовляют в водяных, глицериновых или масляных банях с электрическим или газовым подогревом; применяют также бани-термо­статы.

Пастообразные модельные составы при малом масштабе производства приготовляют вручную, при более крупном - на специальных установках

Модельные составы с высокой температурой плавления (канифоль, полистирол и др.) изготовляют в специальных поворотных электропечах, оснащенных терморегуляторами.

Способы изготовления моделей разнообразны. Модельный состав вводят в полость формы следующими способами: свободной заливкой, запрессовкой в пастообразном состоянии; заливкой под давлением; запрес­совкой под высоким давлением подогретых до состоянии размягчения порошка или крупки модельных составов типа пластмасс

В качестве формовочной смеси исп огнеупорные составляющие –песок в качестве связуещего гидрализованый раствор этил силиката,воск с добавлением бурого угля.

Для изготовления оболочки керамической литниковой формы блок состоящий из моделей и литниковой системы погружают в суспензию.(песок+гидролизованный раствор этилсиликаты) с последующей обсыбкой каждого промежуточного слоя (5-7раз)

Легкоплавкий бок удаляют из формы погружая конструкцию в горячую воду. Полученную форму устанавливают в опоку (рамку) находящуюся на поддоне укрепляя песком и выдерживаемой в печи при высокой температуре 950 град на длительное времяпосле этого горячую литейную форму заполняют расплавом отливки извлекают из формы разрушая ее механическим или химическим способом. Объем мех обработки снижается в 2-е.

Минусы – 1)самый длительный и дорогостоющий 2)ограничение номенклатуры и массы получаемых изделий 3)использование трудносерийного массовом производстве целесообразно использовать при изготовлении высоколегированных сталей.

Вопрос 32. Изготовление отливок в оболочковые формы. Сущность способа. Литейная оснастка. Формовочные смеси. Последовательность изготовления отливок литьем в оболочковые формы. Достоинства и недостатки способа.

Способ литья в оболочковые формы основан на получении разовых полуформ и стержней в виде оболочек толщиной 6-10 мм. Их изготавливают путем отверждения на металлической оснастке слоя смеси, в которой связующее вещество при нагреве вначале расплавляется, а затем затвердевает (необратимо), придавая оболочке высокую прочность.

Сущность процесса заключается в применении тонкостенных разъемных разовые формы, изготовленных из формовочной смеси. Формовочные смеси изготавливают из мелкозернистого кварцевого песка, перемешанного с термореактивной смолой. Модельную плиту нагревают до температуры 200-250 градусов. На ее поверхность наносят разделительную смазку. Формовочную смесь наносят на на модельную плиту и выдерживают 10-30 секунд; от теплоты модельной плиты термореактивная смола переходит в жидкое состояние, склеивая песчинки с образованием песчано-смоляной оболочковой формы (толщиной 5-10 мм) в зависимости от времени выдержки. При этом смола твердеет. Готовые оболочковые формы снимают с металлической модели и, если они разъемные, то их склеивают. В собранные оболочковые формы заливают металл. Литьем в оболочковые формы получают ребристые цилиндры, коленчатые валы и т.д. Способ применяют для стальных, и для алюминиевых отливок, простой конфигурации без внутренних полостей в серийном производстве. Формовочная смесь состоит из мелкозернистого песка (размер зерна 0,25...0,06мм) и термореактивной смолы - пульвербакелита. Способ обеспечивает получение шероховатости поверхности Rz =80...40 мкм, и точность - 12...14 квалитет. Способ легко можно механизировать и автоматизировать.

Литейная технологическая оснастка (модельно-опочный комплект).

Модельный комплект- комплект технологической оснастки приспособленный и инструментально необходим для изготовления литых форм и стержней. В модельный комплект включают модельные отливки и модельные плиты стержневые ящики, опоки.

Модельная отливка - приспособление с помощью которого в литейной форме получают полость с формой и размером соответствующими форме и размерами будущей отливки. Поверхность модели должна быть гладкой и чистой что бы при ее извлечении из формы она легко отделилась от материала формы. Все размеры модели надо увеличить на величину усадки вертикальным поверхностям модели. Предают уклон для того что бы облегчить извлечение модели из формы.

Модельная плита – плита на которой закрепляют модель и элемент системы при изготовлении литейной формы.

Стержневой ящик – приспособление в котором изготавливают стержни. Они бывают цельными и разъемными. Вертикальные поверхности стержневых ящиков для облегчения готового стержня изготавливают из дерева и из металлов.

Опока – деревянная или металлическая рамка (ящик без дна) в которой производят уплотнение формовочной смеси при изготовлении литейной формы из песчаной глинистой смеси

Формовочная смесь содержит наполнитель - мелкозернистый кварцевый песок - 100%: связующее - пульвербакелит (фенолформальдегидная смола с добавками уротропина) - 6 - 7%; увлажнитель (керосин, глицерин) - 0,2 - 0,5%; растворитель (ацетон, этиловый спирт) - до 1,5%.

Последовательность изготовления полуформ показана на рис. 39. Металлическую модель с элементами литниковой системы закрепляют на модельной плите, нагревают до температуры 200 – 250 о С и насыпают песчано-смоляную смесь. Смола плавится, склеивает песчинки и через 15 – 25 с на модели (рис. 39, а ) образуется полутвердая оболочка толщиной 6 – 12 мм. При повороте модельной плиты на 180 о (рис. 39, б ) остатки смеси осыпаются. Затем модельную плиту с оболочкой помещают в печь, где при температуре 280 – 320 °С в течение 2 – 3 мин происходит окончательное твердение оболочки. После извлечения из печи оболочку (полуформу) с помощью толкателей снимают с модели (рис. 39, в ). Аналогичным способом изготавливают песчано-смоляные стержни для пустотелых отливок.

При сборке формы устанавливают стержень и совмещают полуформы по имеющимся на них выступам и впадинам. Скрепление полуформ производится металлическими скобами, струбцинами или склеиванием (рис. 39, г ). Собранную форму помещают в опоку, засыпают снаружи сухим песком или металлической дробью (рис. 39, д ) и заливают расплавом. После затвердевания отливки (рис. 39, е ) оболочковая форма легко разрушается.

Литьём в оболочковые формы получают коленчатые и кулачковые валы, шатуны, цилиндры с ребрами жесткости и другие о

Преимущества способа литья в оболочковые формы: возможность получения тонкостенных отливок сложной формы; гладкая и чистая поверхность отливок; небольшой расход смеси; качественная структура металла за счет повышенной газопроницаемости форм; широкая возможность автоматизации; небольшие допуски на обработку резанием. Недостатки: ограниченный размер отливок (до 1500 мм); высокая стоимость смесей; выделение вредных паров и газов из смесей при изготовлении форм.

Вопрос 33. Изготовление отливок литьем в кокиль. Сущность способа. Типы кокилей и материалы для их изготовления. Последовательность изготовления отливок литьем в кокиль. Достоинства и недостатки способа.

Литье в кокиль это способ получения отливок с использованием металлических многоразовых литейных форм. Для изготовления в кокили используют следующие конструкционные материалы (серый чугун, высокопрочный,ковкий, углеродистый, легированные стали, аллюминиевые литейные сплавы

Способ изготовления кокиля литье в песчанно-глинистые фориы с последующей иех.обработкой рабочей полости кокиля.

Сущность способа заключается в применении многократно используемой литейной формы, которая формирует конфигурацию и свойства отливки. При этом способе литья либо совсем исключается применение, либо расходуется малое количество песчаных смесей лишь на изготовление разовых стержней. В связи с этим отпадает необходимость в землеприготовительных отделениях.

По конструкции кокиль может быть неразъемный, вытряхиваемый, разъемный.

Заполнения кокиля расплава осуществляется свободной заливкой под действием сил тяжести или гравитационных сил.

Внутренних полостях отливки получают используют не металлические или оболочковые стержни

Технология получения отливок более сложная т.к теплопроводность кокиля высокое для получения качественных отливок требуемой формы необходимо сохранить жидкотекучесть расплава перед заливкой расплав перегревают на более высокую температуру и кокиль подогревают пламенем газовых горелок и рабочую пов-ть кокиля покрывают огнеупорным составми с целью получения хорошего качества отливки.

Кокиль не податлив поэтому металлический стержень и отливку извлекают из кокиля раньше т.е до того как отливка остынет до темп окружающей среды.

Температура при которой отливку извлекабт из кокиля 0.6 т плавления

Для извлечения из кокиля, кокиль снабжают выталкивателями

Достоинства: многоуровневое использование объем мех.обработки сижается вдвое на поверхности отливки имеются отливки свободные от получения более плотной мелкозернистой структуры давления и как следствие более высокие мех.св-ва

Недостатки 1)ограниченная номенклатура изделия 2) массовое производство редко. 3)целесообразно использовать кокиль из цвет сплавов 4)длительность изготовления процесса кококиля

Вопрос 34. Изготовление отливок литьем под давлением. Сущность процесса и схема процесса (с холодной и горячей камерами прессования). Последовательность изготовления отливок литьем под давлением. Достоинства и недостатки способа.

Литьем под давлением называется способ получения фасонных отливок в металлических формах, при котором форму принудительно заполняют металлом под давлением. Этот способ применяют в массовом производстве для тонкостенных отливок из сплавов цветных металлов (В последнее время этот метод литья начал применяться и для черных металлов). При данном способе обеспечивается большая точность размеров отливок, последние в подавляющем большинстве случаев не требуют дальнейшей механической обработки.

Сущность литья под давлением

Выполняют машинным способом в металлические формы, называемые пресс-формами. Заполнение металлом пресс формы осуществляют после её смыкания через литниковые каналы, которые соединяют рабочую полость пресс-формы с камерой прессования машины для литья под давлением. Наружные очертания отливки образуются рабочей поверхностью сомкнутой пресс-формы, а внутренние отверстия и полости получают при помощи металлических стержней, которые извлекают из затвердевшей отливки в момент раскрытия пресс-формы. Стержни имеют механически привод в виде реек, шестерен, зубатых секторов, клиньев, эксцентриков, кинематически связанных с механизмом раскрытия пресс формы.

Рисунок 4.1 – Схема технологического процесса литья под давлением на машине с холодной камерой прессования: а – подача расплава в камеру прессования; б – запрессовка; в – раскрытие пресс-формы; г – выталкивание отливки; 1 – пресс-форма; 2 – пресс-поршень; 3 – камера прессования; 4 – стержень; 5 – толкатель

Металл заливают в камеру прессования и запрессовывают внутрь рабочей полости пресс-формы. После кристаллизации отливки происходит раскрытие пресс-формы для из-влечения отливки, при этом отдельная часть остается неподвижной, а остальные части отво-дятся гидроприводом. Отливка удерживается в подвижной части и перемещается с ней до соприкосновения с выталкивателями, которые выталкивают отливку из подвижной части пресс-формы. Отливка может быть извлечена из раскрытой пресс формы при помощи мани-пулятора или робота. Для предотвращения сваривания рабочей поверхности пресс-формы с отливкой и облегчения извлечения отливки полость пресс-формы покрывают составами в виде паст или распыляющих жидкостей, содержащих порошки металлов, графит, сульфид молибдена.

На машинах с холодной камерой прессования после подготовки пресс-формы 1 (рисунок 4.1, а) к очередному циклу, ее сборки и запирания с помощью запирающего механизма литейной машины в камеру прессования 3 подается доза расплава. Затем под действием пресс-поршня 2, перемещающегося в этой камере посредством механизма прессования, через каналы литниковой системы расплав заполняет рабочую полость пресс-формы (рисунок 4.1, б). После затвердевания и охлаждения отливки до определенной температуры извлекают стержни 4 и раскрывают пресс-форму (рисунок 4.1, в), а затем механизмом выталкивания и толкателями 5 отливку удаляют из пресс-формы (ри-сунок 4.1, г). Механизмы машины приходят в исходное состояние. Литники и заливы отделяются, от отливки, как правило, с помощью обрезного пресса, расположенного около литейной машины, либо механизмами пресс-формы. На этом рабочий цикл завершается.

К основным достоинствам литья под давлением относятся:

· универсальность по видам перерабатываемых пластиков,

· высокая производительность,

· высокое качество получаемых изделий,

· возможность изготовления деталей весьма сложной конфигурации или тонкостенных изделий,

· отсутствие дополнительной обработки конечного продукта (за исключением операции удаления литников),

· полная автоматизация процесса.

Недостатки метода:

· литьевые машины являются сложными и недешевыми устройствами, насыщенными современными техническими решениями;

· применение термопластоавтоматов для реализации конкретного технологического процесса требует квалифицированного технико-экономического обоснования.

Литниковая система - это система каналов, через которые расплавленный металл подводят в полость формы. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержание шлака и других неметаллических включений, выход паров и газов из полости формы, непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке.

По гидродинамическому признаку выделяют сужающиеся и расширяющиеся литниковые системы.

Для сужающихся литниковых систем характерно последовательное уменьшение площадей поперечных сечений стояка, шлакоуловителя и питателей F ст >F шл >F пит. Такая литниковая система обеспечивает быстрое заполнение расплавом всей системы и лучшее улавливание шлака. Однако в полость литейной формы расплав поступает с высокой линейной скоростью, что может приводить к разбрызгиванию и окислению расплава, захвату воздуха и размыву формы. Такие литниковые системы используются при изготовлении чугунных отливок.

В расширяющихся литниковых системах узким местом является нижнее сечение стояка: F ст

В зависимости от конфигурации и толщины стенок отливок 5, состава заливаемого сплава и направления течения его в полость формы подразделяют на боковые (рис.4,а), нижние (рис.4,б) и верхние (рис.4,в).

Рис. 4. Способы подвода расплавленного металла в полость литейной формы

Для боковой литниковой системы (рис.4,а) характерным является то, что питатели и шлакоуловители располагаются в горизонтальной плоскости разъема формы, что удобно в отношении формовки.

В нижних литниковых системах (рис.4,б) расплав поступает снизу под затопленный уровень без разбрызгивания, окисления и вспенивания, что очень важно при изготовлении отливок из легкоокисляющихся пленообразующих сплавов (алюминиевых, магниевых и других).

В верхних литниковых системах (рис.4,в) в течение всей заливки обеспечивается горячее зеркало расплава, что способствует направленному снизу вверх затвердеванию. Такие литниковые системы используются при изготовлении чугунных и стальных отливок.

Основными элементами литниковых систем являются следующие (рис.4).

Литниковая чаша (воронка) 4 предназначена для приема струи расплава, вытекающей из разливочного ковша, и задержания шлака, попадающего вместе с расплавом в чашу.

Стояк 3 - вертикальный канал, передающий расплав из литниковой чаши к другим элементам литниковой системы.

Шлакоуловитель 2, расположенный горизонтально и, как правило, в верхней полуформе, служит для задержания шлака и передачи расплава из стояка к питателям.

Питатели 1 - каналы, предназначенные для подачи расплава непосредственно в полость литейной формы. Питатели должны обеспечивать плавное поступление расплава в полость формы. Обычно питатели располагают в нижней полуформе.

Выпор 6 служит для отвода газов из полости формы, сигнализирует об окончании заливки, уменьшает динамическое давление расплава на форму, способствует питанию отливки расплавом при затвердевании.

Коллектор 7 - распределительный канал для направления расплава к различным частям отливки. Его располагают горизонтально по разъему формы. Он всегда должен быть заполнен расплавленным металлом.

Сечения элементов литниковой системы выбирают на основе приближенного расчета, который позволяет установить соотношение между ними (обычно между стояком, шлакоуловителем и питателями).