ВИГОТОВЛЕННЯ РАЗОВОЇ ЛИВАРНОЇ ФОРМИ ТА ЗАПОВНЕННЯ ЇЇ РОЗПЛАВЛЕНИМ МЕТАЛОМ

 

Мета роботи: ознайомитися з технологічним процесом виготовлення разових ливарних форм у двох опоках за роз’ємною моделлю і піщано-глиняного стрижня в роз’ємному стрижневому ящику. Набути практичні навички формування в двох опоках та заливання металу у форми.

 

4.1.Устаткування, інструменти і матеріали

 

1.Плавильна піч.

2.Стрижневий ящик.

3.Комплект опок.

4.Модель виливка.

5.Підмодельна плита.

6.Формувальний інструмент.

7.Частини ливникової системи.

8.Ливарний ківш.

9.Припил.

10.Формувальна суміш.

11.Метал для заливання форм.

12.Засоби захисту відповідно до вимог Правил із техніки безпеки.

 

4.2. Стислі теоретичні положення

 

У ливарному цеху фасонні деталі складної і простої конфігурації одержують методом заливання рідкого металу в ливарну форму. Ливарна форма - порожнина, що відповідає конфігурації та розмірам виготовленої деталі. Деталі (або заготовки), одержані таким способом, називають виливками. Після затвердіння металу виливок вибивають із форми, обрубують ливникову систему, очищають від пригару формувальної суміші і піддають механічній обробці для надання їй точних розмірів. Тому в процесі виготовлення ливарної форми розміри її порожнини повинні бути збільшені з урахуванням припусків та усадки, що заливається металу.

Стінки ливарної форми можуть бути виготовлені з різноманітних матеріалів: піщаної суміші, гіпсу, алебастру, цементу, сплавів металів. Термін служби ливарної форми визначається матеріалом, що використовується для її виготовлення.

 

Рис.1. Послідовність виготовлення разової ливарної форми та заповнення її розплавленим металом

 

Разові ливарні форми виготовляють із піщано-глиняної формувальної суміші. Вони служать для одержання лише однієї деталі, тому що при витягуванні готового виливка форма руйнується.

Багатократні ливарні форми виготовляються із сплавів різноманітних металів, гіпсу, алебастру, шамоту, магнезиту, цементу й інших вогнетривких матеріалів. Ці форми можуть витримати велику кількість заливань. Металева форма називається кокілем. У кокілі можна одержати від декількох сотень до декількох десятків і сотень тисяч виливків. Кількість виливків в одному кокілі залежить від температури плавлення металу, що заливається, маси та конфігурації одержуваного виливка.

Для виготовлення разової ливарної форми ручним формуванням необхідно мати: піщану формувальну і стрижневу суміші; модельний комплект; парні опоки; формувальний інструмент.

1.Формувальна та стрижнева суміші служать для виготовлення стінок ливарної форми і стрижнів, що утворюють порожнини у виливках. Формувальна й стрижнева суміші повинні мати: високу вогнетривкість (тому що контактують із рідким металом); пластичність (щоб давати чіткий відбиток моделі і стрижневого ящика); газопроникність (щоб пропустити з форми гази, які виділяються з рідкого металу при охолодженні); податливість (спроможність не перешкоджати усадці затверділого металу, в якому можуть виникнути напруги й тріщини).

Для забезпечення перерахованих властивостей у якості наповнювача використовується зернистий кварцовий пісок і як в`яжучий матеріал (для надання пластичності та міцності суміші) - глина (до 8...12%). Для запобігання пригарові до металу виливка у формувальну й стрижневу суміші вводять у незначній кількості протипригарні добавки: графіт, кам'яне і деревне вугілля, кокс, циркон та ін. Добавки деревної тирси, торфу й інших органічних речовин підвищують податливість сумішей. При ручному формуванні використовують лицювальні і заповнюючі формувальні суміші. Лицювальні суміші вживаються для утворення робочої поверхні форми, що стикається з рідким металом (рис.1). У процесі формування нею покривають модель шаром товщиною 15...30 мм. Лицювальну суміш готують із свіжих піску і глини та вводять до 10% протипригарних добавок. Наповнююча суміш готують із відпрацьованої формувальної суміші з добавкою 5...10% свіжих піску й глини. Вона складає головну частину ливарної форми.

2.Модельний комплект служить для виготовлення ливарної форми. У його склад входять: модель майбутнього виливка; один або декілька стрижневих ящиків (якщо виливок має внутрішні порожнини чи отвори); моделі ливникової системи; підмодельна дошка. Для ручного формування модельний комплект виготовляють із деревини (клена, бука, сосни).

а) Модель служить для одержання в ливарній формі відбитка порожнини, що відповідає розмірам і зовнішній конфігурації виливка.

Моделі можуть бути нероз’ємні і рознімні. Якщо конфігурація виливка проста, що дозволяє видалити модель без руйнації ливарної форми, використовують нероз’ємну модель. Складні конфігурацією виливки формуються в двох половинах ливарної форми. У цьому випадку використовують рознімні моделі. Рознімання моделі полегшує її видалення з ливарної форми в процесі її формування. З цією ж метою стінки моделі, розташовані вертикально (тобто перпендикулярно до площини рознімання моделі), повинні мати формувальні ухили бічних поверхонь у межах 0, 5...3⁰ у напрямку витягування півмоделі з форми. Отже, верхня і нижня півмоделі будуть мати формувальні ухили назустріч один одній. Оскільки ливарна форма повинна бути більша від розмірів готової деталі, то й розміри моделі роблять більшими з урахуванням припусків на механічну обробку виливка та усадки металу.

На рис.1 (1, 3) наведено креслення відповідно: готової деталі і рознімної моделі для одержання виливка. Половинки моделі кріпляться й центруються один до одного шипами. На відміну від деталі модель не має отвору, але в місцях виходу отвору назовні модель забезпечується виступаючими частинами 4, які називаються стрижневими знаками. Стрижневі знаки моделі дають у ливарній формі відбитки, які є опорами для встановлюваного у форму стрижня. Поверхні рознімання моделі і форми показують відрізком суцільної лінії, над яким пишуть букви МФ, а положення виливка в ливарній формі позначається буквами В (нагору) й Н (низ), які позначаються стрілками, що показують напрямок рознімання форми.

Після виготовлення, опорядження і перевірки розмірів моделі фарбують вологонепроникною фарбою у визначені кольори: червоний...для чавунних виливків; синій...для виливків із сталі; жовтий...для виливків із сплавів кольорових металів. При цьому стрижневі знаки фарбують у чорний колір.

б). Стрижневий ящик служить для виготовлення в ньому піщано-глиняного стрижня (рис.1, 2), який має вентиляційні канали для полегшення виходу газів і металеву дротову арматуру для надання йому більшої міцності. Стрижень установлюють на стрижневі знаки в готову ливарну форму (переріз, якої показаний на рис.1, в). Стрижневий ящик також рознімний, половинки якого центруються за допомогою шипів.

в). Ливникова система - це система каналів, по яких рідкий метал потрапляє в порожнину ливарної форми.

Після вибивки форми ливникову систему відокремлюють від виливка і направляють у переплав. До складу ливникової системи входить ряд елементів (рис.2): ливникова чаша 1 служить для приймання рідкого металу з ковша, запобігання розбризкування, ослаблення динамічного напору струменя і часткового віддалення шлаку від металу; стояк 2 - вертикальний конусний канал, що з'єднує чашу зі шлаковловлювачем; шлаковловлювач 3 - горизонтальний, канал трапецієподібного перерізу у верхній півформі, який не пропускає шлак у порожнину ливарної форми; живильники 4 - горизонтальні канали в нижній півформі, які живлять безпосередньо рідким металом порожнину форми 16 (рис.1 д). На цьому ж малюнку елементи ливникової системи позначені таким чином: 16 - живильник, 15 - шлаковловлювач, 12 - стояк, 8 - ливникова чаша і 17 - випори...вертикальні канали, які розташовуються у верхніх точках виливка для видалення повітря з форми при її заливанні та для контролю заповнення форми металом.

 

 

Рис.2. Конструкція ливникової системи та готовий виливок:

а - елементи ливникової системи;

б - виливок із ливниковою системою

 

Неправильна конструкція і розміри ливникової системи призводять до утворення у виливку шлакових, земляних та газових раковин, недоливів, жолоблення виливка тощо. Щоб не було засмоктування повітря і шлаку у форму, необхідно ливникову систему заповнювати рідким металом протягом усього часу заливання форми, а для цього між елементами ливникової системи повинно витримуватись таке співвідношення:

,

де - сумарний перетин усіх живильників; F_шл - перетин шлаковловлювача; F_ст - перетин стояка.

г). Підмодельна плита служить для встановлення половини моделі площиною рознімання вниз і опок у процесі формування.

3. Опоками називаються металеві (рідше дерев'яні) рамки, у яких виготовляють піщано-глиняну ливарну форму. Опока повинна бути легкою, тривкою, добре втримувати ущільнену формувальну суміш. При формуванні по рознімній моделі використовують парні опоки 7, що центруються за допомогою вушок 11 із штирями, що забезпечує повний збіг контурів виливка верхньої і нижньої напівформ (рис.1, в).

4. Формувальний інструмент, застосовуваний при ручному формуванні, можна розділити на формуючий та оздоблювальний. Формувальну суміш в опоці засипають совковими лопатами. Ущільнення формувальної суміші в опоках здійснюють ручними (іноді пневматичними) трамбівками. Наколювання вентиляційних каналів роблять сталевими голками (душниками), для видалення півмоделей із форми застосовують підіймачі. Виправляють готову форму оздоблювальним інструментом: гладильнями, ложками, ланцетами.

 

4.3.Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитися з правилами техніки безпеки при заливанні форм і очищенні виливків від формувальної суміші.

2. Приготувати формувальну суміш.

3. За допомогою стрижневого ящика виготовити циліндричний стрижень та підсушити його в сушильній шафі при температурі 110⁰ C протягом 15 хвилин.

4. Виготовити ливарну форму фасонної втулки за такою технологією: встановити нижню опоку на підмодельну плиту, вкласти на плиту вниз площиною рознімання нижню половину моделі, припудрити модель припилом, наповнити опоку формувальною сумішшю й ущільнити суміш, видалити надлишок суміші у рівень з опокою за допомогою лінійки, наколоти шилом отвори для поліпшення газопроникності, перевернути нижню опоку з моделлю на 180⁰ С, затрусивши припилом поверхню рознімання форми, вкласти верхню половину моделі на нижню, обдати її припилом, установити і закріпити верхню опоку, встановити моделі ливникової системи (стояк, живильник і випори), заповнити верхню опоку формувальною сумішшю, ущільнити суміш та видалити лінійкою її надлишки до рівня з опокою, зняти верхню половину форми й, повернувши її на 90⁰ С, обережно вкласти на стіл, витягти з форми моделі ливникової системи, вирізати ливникову чашу, вкласти форму моделлю до верху, прорізати канали ливникової системи, витягти з обох половин форми частини моделі, підправити порушені місця форми, видалити залишки землі стиснутим повітрям, покрити внутрішню порожнину форми припилом, укласти в знаки нижньої половини форми стрижень, установити і закріпити верхню половину форми на нижній.

5. Підготувати в ковші розплавлений сплав та залити ним ливарну форму.

6. Остудити виливок і витягти його з формувальної суміші. Ножівкою відрізати частини ливникової системи.

 

4.4.Оформлення звіту про лабораторну роботу

 

Виконавши роботу, студент повинен представити до наступного заняття оформлений звіт, у котрому необхідно:

- викласти мету роботи;

- описати технологічний процес виготовлення стрижня, ливарної форми, заливання ливарної форми металом і звільнення виливка від суміші;

- привести ескізи виливка, моделі, стрижневого ящика й підготовленої ливарної форми.

 

4.5.Питання для самоперевірки

 

1. Що входить до складу оснастки для виготовлення виливків способом формування в опоках?

2. Що представляє собою формувальна опока?

3. Що таке модель?

4. Чим модель відрізняється від литої деталі?

5. Що таке стрижень і яке його призначення?

6. Яким чином виготовляють стрижні?

7. Зазначити призначення формувального інструмента.

8. Зазначити склад і призначення частин ливникової системи.

9. У якій послідовності здійснювати процес формування в опоках?

10. Зазначити порядок заливання форм та звільнення виливка від формувальної суміші і ливників.

11. Яких правил техніки безпеки потрібно додержуватися при заливанні форм розплавленим металом?

 

[1, стор.102...125; 2, стор.53...90; 3, стор.181...205].

 

Лабораторна робота 5