Литье точных отливок

Производство точных отливок по выплавляемым моделям. Этот способ литья получил промышленное развитие лишь в сороковых годах нашего столетия для отливок мелких деталей машин и режущего инструмента. Он основан на применении модели из легко-выплавляемого материала (парафина, стеарина и др.), изготовленной с очень большой точностью, и специальных облицовочных материалов, которые в жидком состоянии наносят на модель. Облицовочный слой при высыхании и обжиге формы при высоких температурах образует прочную корку, сохраняет весьма точным отпечаток модели. При сушке формы модель выплавляется, а при обжиге остатки невыплавленной модели выгорают.

При этом способе отливка не имеет швов, так как форма не имеет разъемов, и размеры ее будут точнее, чем при литье в песчаную форму, так как здесь исключены основные причины потери точности: расталкивание формы моделью, перекос формы, подъем верхней опоки, раздутие формы и т. д. Точность отливок, изготовленных по выплавляемым моделям, достигает ±0,05 мм на 25 мм длины отливки.

Описываемый способ получения отливок трудоемок и дорог, но оправдывается во многих случаях тем, что отливки почти не нуждаются в механической обработке. Этим способом отливают многочисленные детали изделий (части механизма швейных машин и охотничьих ружей, детали счетных машин и др.), которые прежде изготовляли путем сложной механической обработки, а также различный режущий инструмент из сплавов, не поддающихся обработке резцом. Получаемый описанным выше способом литой инструмент нуждается лишь в заточке его режущей кромки нз абразивном круге.

Технология изготовления отливок по выплавляемым моделям имеет большое количество вариантов во всех основных операциях, а также в рецептурах модельных и формовочных материалов. Ниже приводится один из типовых процессов получения отливок (рис. 88). Металлическую пресс-форму б выполняют разъемной из двух частей. В пресс-форме изготовляют также литниковую систему. В автоклаве расплавляют легкоплавкий состав в. Наиболее часто применяют смесь 50% парафина и 50% стеарина. Расплавленный легкоплавкий состав из автоклава запрессовывают под давлением 2 аmu в пресс-форму г; получается легкоплавкая модель с точными размерами.

Рис. 88. Последовательность изготовления отливок по способу литья по выплавляемым моделям.

После затвердевания легкоплавкую модель д вынимают из пресс-формы. Легкоплавкие модели склеивают в виде блока с общей литниковой системой е и окрашивают, окуная в облицовочный жидкий состав, состоящий из 30—40% гидролизированного этилсиликата и 70—60% кварцевой муки. Толщина наносимого слоя 1,0—1,5 мм.

Облицовочную легкоплавкую модель посыпают корундовым или кварцевым песком ж. После этого блок моделей просушивают при комнатной температуре в течение 5—6 час.

Модель выплавляется из оболочки при помощи горячего воздуха (120 — 150°), паром или горячей водой. Для более крупных отливок облицованную и просушенную форму с литниковой системой помещают в металлический жакет и засыпают песком, который уплотняют.

Готовую форму прокаливают до температуры 850 — 900°, при которой остатки легкоплавкого состава выгорают, поверхность формы становится гладкой и твердой.

Форму з заливают расплавленным металлом. В случае необходимости металл может подаваться в форму под действием центробежных сил.

После затвердевания металла блоки отливок выбивают из опок. Керамическую корочку отбивают. Для удаления керамической корочки с деталей с отверстиями и внутренними каналами отливки подвергают выщелачиванию при 120° в ванне с щелочным раствором с последующей промывкой в горячей воде. После контроля отливок отрезают литники и зачищают его остатки. На многих заводах при литье по выплавляемым моделям все процессы изготовления отливок механизированы и автоматизированы.

В промышленности начали применять следующие разновидности способов получения точных отливок:

• Литье по выжигаемым моделям. При этом способе модель не выплавляется из формы, а выжигается.
• Литье по растворяемым моделям. В этом случае модель изготовляется из соли (NaNО₃, KNО₃ и др.). После изготовления формы при помощи этой модели ее растворяют и таким способом удаляют из формы.
• Литье по замороженным моделям. При этом способе модель изготовляется из водных растворов солей или ртути. Жидкий раствор заливается в штамп и замораживается. По замороженной модели изготовляют форму. Модель из формы удаляют нагреванием.
• Литье в оболочковые формы является разновидностью литья в разовые песчаные формы. Оболочковые формы изготовляются из формовочной смеси, которая состоит из кварцевого песка и бакалитовой синтетической смолы (6 — 7%) в виде порошка. Смесь обладает способностью при нагревании расплавляться, когда же температура нагрева переходит за 160º, она необратимо затвердевает.

На рис. 89 показана схема процесса получения оболочковой формы. На бункер 2 (рис. 89, а) с формовочной смесью закрепляют нагретую до 200 — 250º металлическую модельную плиту 1. После этого бункер с плитой опрокидывают на 180°, формовочная смесь 3 покрывает горячую модельную плиту (рис. 89, б) и начинает образовываться корочка из песка и затвердевшей смолы. Далее производится обратный поворот бункера на 180° (рис. 89, в) для удаления с него модельной плиты, на которой уже успела образоваться оболочковая форма 4. Плиту с оболочкой помещают в электрическую печь (дана в плане рис. 89, г), имеющую форму круга 5 с вырезом в 1/4. В печь последовательно загружают три плиты с полуформами.

Рис. 89. Последовательность изготовления оболочковых форм

Специальным вращающимся приспособлением в виде креста плиты передвигаются по печи и выгружаются на рабочем месте 6. Здесь с каждой плиты удаляют готовую оболочковую полуформу (рис. 89, д), а еще горячую плиту закрепляют на бункер 2 с формовочной смесью для нового цикла. Две половинки оболочек соединяют скобами 7 (рис. 89, е) или склеивают. Полученную оболочковую форму заливают в вертикальном или горизонтальном положении через литниковую систему 8. Оболочковая форма из песчано-смоляной смеси после заливки металла легко разрушается, освобождая отливки.

Для крупных отливок, ввиду опасности прорыва металла во время заливки, оболочковые формы помещают в опоку 10 и засыпают чугунной дробью 9 (рис. 89, е). Для крупных оболочек в качестве связующего материала вместо синтетической смолы применяется жидкое стекло.

В промышленности в настоящее время внедряются 2-, 4-, 6- и 14-позиционные карусельные полуавтоматы для изготовления оболочковых форм и стержней.

На рис. 90 приведена поточно-механизированная линия изготовления оболочек. Песок со склада загружается в бункер 1, откуда через лопаточный питатель попадает в сушило 2. После сушки песок просеивается через сито 3 и направляется для остывания в бункер, из него в шнековый приемник 4. Далее песок элеватором 5 подается в агрегат для перемешивания с синтетической смолой. Управление агрегатом осуществляется с пульта 7. Приготовленная смесь элеватором 8 подается на ленточный конвейер 10, с которого плужками сбрасывается в формовочные и стержневые машины 9.

Рис. 90. Автоматическая линия для изготовления отливок в оболочковых формах.

Изготовление оболочковых полуформ производится на автомате 12, а оболочковых стержней — на автомате 11. Готовые оболочки и стержни в коробках подаются по рольгангу 13 к сборочному столу 14. Далее на позиции 15 происходит соединение оболочек. Готовые формы подаются на площадки 16 подвесного конвейера 17. После заливки форм металлом из ковша 18 и охлаждения отливок формы попадают на вибрационную решетку 19. После отбивки литниковой системы от отливки они по рольгангу 20 поступают на дробеметную очистку 21. После чего отливку красят 22 и сушат 23. Горелая формовочная смесь ленточным конвейером 24 выносится в отвал.