 |
Главная |
Литье в кокиль (сущность процесса, особенности, преимущества, недостатки)
 2015-12-06 |
 3292 |
 Обсуждений (0) |
из
5.00
|
Литье в металлические формы — один из способов получения отливок повышенной точности и качества поверхности. В отличие от песчаных разовых форм, которые разрушаются после каждой отливки, одни и те же металлические формы заливают металлом от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч раз.
Полость металлической формы можно выполнить с большой точностью и малой шероховатостью поверхности, поэтому отливки, изготовленные в ней, имеют точные размеры и гладкую поверхность. Высокая теплопроводность материала формы значительно ускоряет затвердевание и охлаждение отливки, что во многих случаях положительно сказывается на ее механических свойствах. При литье в металлические формы по сравнению с литьем в песчаные формы увеличивается выпуск литья в 2—5 раз (при той же площади цеха), выход годных отливок (за счет уменьшения припусков на обработку резанием отливок, отходов), снижается себестоимость отливок и расход формовочных смесей, облегчается механизация и автоматизация производства, значительно улучшаются условия труда.
Недостатки литья в металлические формы: высокая стоимость изготовления форм, поэтому такой способ литья нецелесообразно применять для единичного производства; возможность образования отбела в чугунных отливках, для устранения которого их необходимо подвергать отжигу.
Экономическая целесообразность использования этого способа зависит от стойкости и конструкции кокилей, степени механизации и автоматизации, а также от характера производства (массовое, серийное, единичное).
Изготовление отливок в кокиле целесообразно, если снижаются затраты на изготовление готовой детали с учетом стоимости кокиля, отходов металла в стружку и обработки резанием отливки.
Литье в металлические формы рентабельно при условии съема с каждой формы не менее 200—400 небольших и 50—200 крупных отливок. Технологический процесс изготовления отливок в кокилях состоит из следующих операций:
1) подготовки форм (очистки, нагрева, нанесения на рабочие поверхности облицовки и краски);
2) 
сборки формы (установки стержней в форму, закрытия и закрепления частей формы);
3) Заливки формы жидким металлом, затвердевания отливки;
4) извлечения отливок от формы после остывания (раскрытие формы с помощью механизмов или вручную);
5) обрубки, очистки и, в случае надобности, термической обработки отливок.
Кокили изготовляют из чугуна, ста-ли, алюминия и меди. Мелкие кокили изготовляют из чугуна СЧ 32—52, средние из чугуна СЧ 15—32, крупные из стали 15. Кокили (рис. 196) бывают неразъемные, с горизонтальной, вертикальной и сложной поверхностью разъема. Неразъемные (вытряхные) кокили применяют для отливок, имеющих внешние очертания без выступающих частей, кокили с горизонтальной плоскостью разъема — для низких и неответственных отливок, кокили с вертикальной плоскостью разъема — для небольшие отливок массой до 75 кг, а также для плоских или тонкостенные отливок со стержнями. Кокили со сложной поверхностью разъема используют для сложных отливок.
При конструировании металлической формы особое внимание следует обращать на ее вентиляцию, т. е. вывод из формы газов с помощью выпора и газоотводных каналов (рис. 197). Г а з о отводными каналами называют мелкие и узкие каналы глубиной не более 0,3 мм, выполняемые на плоскости разъема формы. Иногда газоотводные каналы выполняют на стенках рабочих полостей для облегчения выхода воздуха и газов через места стыка отдельных частей кокиля.
Для того чтобы предохранить поверхность кокиля от воздействия жидкого металла и увеличить срок его службы, регулировать скорость охлаждения отливки и улучшить заполпяемость формы, на рабочую поверхность кокиля и металлических стержней наносят огнеупорные облицовки и краски. В состав этих покрытий входят вещества, обладающие малой теплопроводностью, что придает покрытию теплоизоляционные свойства. Благодаря покрытиям расплав медленнее охлаждается, а форма меньше прогревается.
Покрытия разделяют на облицовки и краски. Облицовки наносят на рабочую поверхность кокиля слоем толщиной 0,3—1 мм обычно 1 раз в смену, а краски практически после каждой заливки.
Основное назначение краски — предотвратить пригар облицовки к поверхности отливки, повысить стойкость формы, обеспечить заданную теплопроводность покрытия.
Литье чугуна.Перед заливкой металла в кокиль его рабочие полости покрывают облицовкой и краской. Облицовку кокиля возобновляют через каждые 100—200 заливок после очистки формы от старой облицовки. Перед началом работы форма должна быть подогрета до 200—250° С. Нельзя заливать металл в холодный кокиль, так как это приводит к быстрому растрескиванию его поверхности. Для устранения отбела чугунных отливок рабочие поверхности кокиля кроме краски перед каждой заливкой обязательно покрывают копотью ацетиленового пламени. Во время работы кокиль не должен нагреваться выше 400° С, так как это вызывает растрескивание его поверхности. Кокиль охлаждают обычно воздухом. При хорошем уходе кокиль выдерживает 3000— 5000 заливок чугуном.
В зависимости от массы и толщины стенок отливки температура заливки чугуна колеблется в пределах 1280—1300° С. Чугунные отливки массой до 10 кг и сечением до 12 мм без отбела получить очень трудно. Обычно такие отливки подвергают отжигу, за исключением толстостенных несложной конфигурации, и неответственных отливок.
Термическая обработка чугунных отливок необходима не только для устранения отбела, но и для снижения внутренних напряжений.
Литье алюминиевых сплавов.Температура заливки алюминиевых сплавов находится в пределах 710—720°С, поэтому кокиль не нагревается расплавом так сильно, как при литье чугуна. Стойкость кокиля достигает 50 000 заливок. Интенсивность охлаждения и затвердевания расплава в кокиле значительно больше, чем в песчаной форме, поэтому отливки из алюминиевых сплавов в кокилях получаются с более плотной мелкозернистой структурой. Это повышает механические свойства: предел прочности при растяжении на 20—25%, а удлинение в 1,5—2 раза. Алюминиевые сплавы обладают хорошей жидкотекучестью, что позволяет изготовлять в кокилях тонкостенные сложные отливки. Однако эти сплавы имеют большую усадку, поэтому для питания отливки, ее тепловых узлов необходимо ставить прибыли, иногда превышающие массу отливок, а также обеспечивать последовательное затвердевание соответствующим подводом металла к отливке.
При литье тонкостенных сложных отливок, а также отливок из сплавов с пониженной жидкотекучестью кокиль нагревают до 300—350СС. При литье сплавов с хорошей жидкотекучестью, а также при литье массивных толстостенных отливок кокиль нагревают до 200—250° С.
Литье магниевых сплавов. Магниевые сплавы легко окисляются при температурах заливки, что может привести к их возгоранию. Поэтому перед заливкой сплава в кокиль рабочую полость кокиля припудривают серным цветом, что предотвращает окисление расплава и его возгорание. С этой же целью в процессе заливки струю расплава также опыляют смесью серы и борной кислоты. После заливки зеркало металла в стояке и прибылях также покрывают серой или универсальным флюсом. Магниевые сплавы при литье в кокиль заливают при перегреве над линией ликвидуса 130—180° С. Поскольку большинство магниевых сплавов имеет повышенную объемную усадку (до 9%), на отливках устанавливают массивные прибыли. Для уменьшения отвода от них теплоты и улучшения питающего действия прибыли выполняют в стержнях или керамических вставках, устанавливаемых в кокиль.
Большинство отливок из магниевых сплавов подвергают термической обработке для снижения внутренних напряжений, стабилизации размеров отливок, повышения механических свойств.
Литье медных сплавов.Обычно температура перегрева над линией ликвидуса при литье медных сплавов в кокиль составляет 100—120° С, а в некоторых случаях (при литье тонкостенных отливок) до 200° С. Для питания массивных узлов отливок применяют прибыли и питающие бобышки.
Литье стали. В кокилях получают отливки из сталей 15Л, 20Л, 25Л, 35Л, 45Л, а иногда и из легированных сталей. Сталь обладает пониженной жидкотекучестью и большой усадкой, поэтому литниковая система должна создавать минимальные тепловые и гидравлические потери при заполнении формы. Для питания отливки устанавливают прибыли. Температура кокиля обычно 200—300° С, температура заливки стали зависит от ее химического состава, однако не отличается от таковой при литье в песчаную форму. Для снятия внутренних напряжений стальные отливки подвергают отжигу, а для улучшения механических свойств — гомогенизации, нормализации и закалке.
При ручной формовке применяют различные трамбовки (деревянные, чугунные, пневматические). При машинной формовке наиболее часто применяют следующие способы уплотнения формовочных смесей: встряхиванием, прессованием, встряхиванием с допрессовкой, пескодувно-прессовый и пескометный.
Уплотнение прессованием. Используют два способа прессования: верхнее и нижнее. (рис. 65, а) Наиболее широко применяют способ верхнего прессования и верхней подпрессовки форм, так как при нижнем прессовании вследствие попадания формовочной смеси между столом и рамкой 5 быстро изнашиваются трущиеся поверхности. Кроме того, затруднена переналадка формовочных машин на другой размер опоки.При прессовании плоской колодкой (рис. 66) вначале уплотняется смесь в зоне / над моделью, и по достижении состояния предельного равновесия начинается ее перетекание в стороны к стенкам опоки, в зоны //. По достижении предельного равновесия в этих зонах смесь начинает перетекать в зоны ///. Течение смеси продолжается до окончания приложения давления к прессовой колодке. Однако вследствие различия условий течения смеси плотность ее в зонах /, //, /// будет неодинаковой. Наибольшая .плотность смеси будет в зоне /, над моделью, а в зонах // и особенно /// плотность будет меньше. Это может привести к браку отливки: вследствие переуплотнения и снижения газопроницаемости в зоне / в отливке могут образоваться газовые раковины, В зонах /// — деформации формы металлом — подутие формы, размывы металлом. Следовательно, важной задачей уплотнения форм на машинах является получение формы с равномерной плотностью. Плотность неуплотненной формовочной смеси обычно равна -1,1 г/см3, а уплотненной 1,4—1,6 г/см3. Для достижения равномерной плотности формы повышают давление прессования, обеспечивают вибрацию во время прессования, используют специальные формовочные смеси, применяют различные технологические приемы: профильные прессовые колодки, многоплунжерное прессование, прессование резиновой диафрагмой и т. д.
Уплотнение встряхиванием. На столе формовочной машины закрепляют модельную плиту, на нее ставят опоку и заполняют ее формовочной смесью. Стол машины поднимается на высоту 50—60 мм и, падая, ударяется о станину машины. Скорость стола, модельной плиты, опоки становится равной нулю, а смесь, продолжая двигаться, уплотняется: ее кинетическая энергия при ударе переходит в работу уплотнения. В результате повторных ударов происходит уплотнение формовочной смеси. Распределение плотности смеси в форме при уплотнении встряхиванием неравномерно. Слои смеси, лежащие у модельной плиты, гораздо более уплотнены, чем слои, лежащие в верхней части формы, так как при ударе каждый верхний слой воздействует на нижний. По этой причине верхние слои формы имеют малую плотность, практически равную насыпной массе смеси, что не обеспечивает требуемой прочности формы. Наибольшая неравномерность уплотнения формы наблюдается вблизи углов модели (рис. 69). Встряхиванием можно уплотнять формовочные смеси с любой прочностью во влажном состоянии. Особенно следует отметить возможность уплотнения формовочных смесей в высоких опоках. Указанные преимущества способствуют широкому распространению уплотнения встряхиванием в серийном и массовом производстве при изготовлении форм мелких, средних и крупных отливок. К недостаткам способа следует отнести высокий уровень шума при работе встряхивающих машин, значительные нагрузки на фундамент. Для устранения основного недостатка встряхивания - слабого уплотнения верхних слоев формы - встряхивание совмещают с прессованием. Уплотнение смеси встряхиванием с допрессовкой позволяет обеспечить высокую и равномерную плотность и прочность форм, получение точных отливок высокого качества.
Уплотнение воздушным импульсом (рис. 70). На модельную плиту 1 с моделью устанавливают опоку 2, имеющую высокую жест кость и прочность. Формовочную смесь 3 засыпают в опоку, на опоку накладывают плиту -рассекатель 4 с большим числом отверстий. Сверху плиты располагают импульсную головку 5 с пусковым клапаном 6. Головку, плиту - рассекатель и опоку плотно прижимают друг к другу специальным механизмом. После этого открывают пусковой клапан 6, и сжатый воздух, под давлением 4,9 — 7,85 МПа (50Л 80 кгс/см3) поступает через отверстия в плите-рассекателе в опоку, уплотняет смесь за счет динамического действия и фильтрации через поры и уходит через венты в атмосферу.
Такой способ позволяет получить формы высокой и равномерной плотности. К преимуществам его можно отнести отсутствие движущихся частей (плунжеров, колодок, диафрагм и т. д.), контактирующих со смесью. Длительность процесса уплотнения очень мала, поэтому производительность его достаточно высокая. Этот способ уплотнения все больше применяют для изготовления средних и крупных размеров в серийном производстве, требующих применения опок с крестовинами. Благодаря преимуществам способ может быть использован и в массовом производстве.
Уплотнение пескометом. Основным рабочим органом пескомета является метательная головка (рис. 71). Головка имеет корпус кожух 1, внутри которого на валу 2 насажен ротор с метательной лопаткой 4. формовочная смесь через отверстие в торцовой стенке кожуха подается ленточным конвейером 3 внутрь головки пескомета. Вал 2 с ротором и метательной лопаткой 4 вращается (1450 об/мин). Метательная лопатка захватывает порцию формовочной смеси (пакеты) и с большой скоростью (до 16—30 м/с) выбрасывает эти пакеты через окно 5 практически непрерывной струей. Падая в опоку, пакеты формовочной смеси ударяются о модель и модельную плиту, уплотняются за счет кинетической энергии удара. Для обеспечения требуемого уплотнения формовочной смеси необходимо метательную головку равномерно перемещать над опокой, что требует определенных навыков рабочего.
В отличие от встряхивающих и прессовых формовочных машин пескомет выполняет сразу две операции: подачу формовочной смеси в опоку и ее уплотнение. Пескомет является высокопроизводительной машиной - 3—50 м3/ч уплотненной формовочной смеси, поэтому его целесообразно применять для уплотнения крупных и особо крупных форм в опоках размером в свету более 700 х 600 мм и высотой более 150 мм.
Пескометы бывают двух типов: стационарные и передвижные. Стационарные пескометы на колонне устанавливают так, чтобы максимально использовать обслуживаемую зону. Передвижные пескометы могут перемещаться по рельсам вдоль пролета цеха и уплотнять установленные там формы. Управление пескометом обычно автоматизировано: пескомет обслуживает, как правило, один формовщик.
Пескодувный и пескострельный процессы уплотнения в настоящее время широко применяются для изготовления литейных форм и стержней. Они являются весьма прогрессивными производительными процессами, так как уплотнение смеси в стержневом ящике или в опоке занимает доли секунды, а пескодувные (пескострельные) машины по своему устройству значительно проще всех прочих видов формовочных и стержневых машин.
Пескодувный процесс заключается во вдувании сжатым воздухом формовочной или стержневой смеси в опоку или стержневой ящик (рис. 5.9, а). Пескодувная машина имеет резервуар, периодически пополняемый смесью, в который в момент надува впускается через быстродействующий клапан из ресивера сжатый воз дух с обычным давлением 0,6 МПа. Стержневой ящик или опока, стоящая на модельной плите, прижимается снизу к надувной плит пескодувного резервуара, и смесь вдувается в технологическую емкость. Вдувание смеси в опоку или ящик происходит через вдувные отверстия, которые делаются в надувной плите, служащей дном пескодувного резервуара. Отверстия в надувной плите располагают в зависимости от конфигурации стержня или модельной оснастки. Пескострельный резервуар (рис. 5.9, б) отличает от пескодувного (см. рис. 5.9, а) тем, что имеет одно надувное отверстие (щель), которое соединяется с гильзой, установленной в пескострельной головке. Смесь в гильзу поступает через люк, перекрываемый шибером. Гильза имеет прорези в боковых стенках, через которые смесь не просыпается. Диаметр выходного отверстия гильзы 40 мм. Сжатый воздух, поступающий из ресивера через клапан в пространство вокруг гильзы, через прорези в ней устремляется в смесь. Такая конструкция обеспечивает большой перепад давления воздуха и большие скорости движения смеси при заполнении и уплотнении технологической емкости. По механизму уплотнения пескодувный и пескострельный процессы одинаковы. Поэтому в дальнейшем при описании будет употребляться термин «пескодувный процесс».
Выпуск воздуха из ящика или опоки наружу происходит через вентиляционные отверстия, или венты, которые выполняются обычно в виде либо пробок из цинкового сплава или пластмассы, имеющих множество прорезанных в них параллельных щелей, через которые не проходят песчинки, либо цилиндриков с напаянной вместо дна сеткой. Венты запрессовывают в отверстия, просверленные в стенках стержневого ящика или модельной плиты. Система вентиляции, в которой расположены венты в нижней части стержневого ящика, в его конце, противоположном по отношению к месту подачи смеси, называется нижней вентиляцией. Для нее требуется устройство вент в стенках стержневого ящика.
При формовке опок для нижней вентиляции требуется устроило вент на модельной плите. При изготовлении форм пескодувным методом опока должна иметь глухие стенки.
Используется также другая система вентиляции, предусматривая вторую вентиляционную плиту, смонтированную под дутьевой плитой и снабженную множеством вент. Вдувные же от-
верстия, выполненные во втулках, проходят через обе плиты. Данная система образует так называемую «верхнюю вентиляцию». Стержневой ящик при такой системе вентиляции делается совсем без вент. При этом с успехом могут применяться и деревянные стержневые ящики. Вся вентиляция осуществляется через вент вентиляционной плиты. При формовке опок в случае верхней вентиляции делать венты на модельной плите также не нужно. Опоки в этом случае должна иметь глухие стенки. Исключением являются только глубокие карманы в стержневом ящике или модели ной оснастке, где воздух может быть захлопнут при изготовлении стержня или формы.
Кратковременный процесс уплотнения смеси пескодувным методом можно условно представить состоящим из двух стадий. При пуске в пескодувный резервуар сжатого воздуха последний устремляется через вдувные отверстия в полость стержневого ящика или в опоку и увлекает стержневую или формовочную смесь. В стержневых ящиках и опоках высотой до 300 мм средняя скорость струи смеси получается порядка 15 м/с. При ударе струи в стенку ящика или в слой смеси происходит ее уплотнение за счет кинетической энергии струи смеси.
Для этой первой стадии процесса важна величина давления воздуха в пескодувном резервуаре. Чем выше давление в резервуаре, тем больше скорость струи, тем больше ее кинетическая энергия и получаемая степень уплотнения смеси. Вентиляция, особенно верхняя, обеспечивающая удаление воздуха из потока, способствует более плотной укладке зерен смеси при ударе, т. е. увеличению уплотнения. Существенным является расстояние между вдувными отверстиями, которое не должно превышать размера основания тех конусов смеси, которые струи образуют под каждым вдувным отверстием.
Одновременно с заполнением ящика или опоки и образованием слоя смеси все увеличивающейся толщины h развивается в т о рая стадия пескодувного процесса — фильтрация сжатого воздуха через поры уложенной в ящике или в опоке смеси в направлении от свободной поверхности смеси к вентам. После заполнена ящика или опоки смесью только эта (вторая) стадия процесса получает развитие вплоть до прекращения дутья.
При фильтрации воздушного потока сквозь пористую среду присходит ее уплотнение как результат того, что воздух оказывав давление на зерна смеси в направлении фильтрации. Степень Уплотнения смеси в ящике или опоке за счет фильтрации зависит от разности давлений воздуха в начале и конце данного слоя смеси или участка формы. Из уравнения фильтрации следует, что разность давлений прямо пропорциональна высоте слоя смей. Таким образом, чем больше высота стержня в положении набивки тем больше будет уплотнение, получаемое при пескодувной набивке за счет фактора фильтрации.
Для получения направленного потока фильтрации по стержню или его отростку необходимо венты располагать в основном в нижней части ящика или на конце отростка стержня. Чем длиннее и уже отросток стержня, тем больше его гидравлическое сопротивление и тем слабее будет проходить здесь воздушный поток фильтрации. Поэтому при недостаточной плотности набивки данного отростка стержня надо усилить его вентиляцию, т. е. добавить число вент на конце этого отростка.
Установка вент в верхней части ящика окажется с этой точки зрения только вредной, так как будет выводить часть воздушного потока в атмосферу, т. е. данная часть потока для уплотнения фильтрацией будет потеряна.
Плотность литейных форм, полученных с помощью пескодувного процесса, достигает 1,40... 1,45 г/см3 при обычном для цеховых условий давлении сжатого воздуха в сети 0,5...0,6 МПа.
2-2 Поясните принцип действия машин с верхним и нижним прессованием литейных форм. Преимущества и недостатки.
При верхнем прессовании на столе (рис. 65, а см. 2-1) прессовой машины укрепляют модельную плиту с моделью 2. На модельную плиту устанавливают опоку 3 и наполнительную рамку 4. Выше наполнительной рамки расположена траверса 6 с прессовой колодкой 5. Высота прессовой колодки равна высоте наполнительной рамки. При подъеме стола траверса неподвижна, а прессовая колодка входит внутрь рамки, вытесняя из нее формовочную смесь в опоку. Нижняя плоскость колодки в конце прессования доходит до уровня верхней кромки опоки. На некоторых прессовых машинах опускается траверса с прессовой колодкой, а стол машины остается на месте.
При нижнем прессовании смеси (рис. 65, 6) стол 1 машины с модельной плитой и моделью 2 перемещается вертикально относительно неподвижной рамки 5. Модель 2 с модельной плитой перед прессованием расположена ниже верхней плоскости рамки 5, на которую устанавливают опоку 3. Снизу опоки делается запас формовочной смеси для прессования, объем, который определяется высотой слояи площадью опоки. Когда опока наполнена формовочной смесью, над ней устанавливают неподвижную траверсу 4. При подъеме стола смесь из рамки 5 впрессовывается в опоку снизу модельной плитой 6, укрепленной на столе машины. Ход стола должен быть равен высоте слоя смеси Н, для того чтобы в конце прессования плоскость модельной плиты совпала с плоскостью разъема опоки.
Следует отметить также, что при нижнем прессовании создаются более благоприятные условия для уплотнения узких карманов формы - объема смеси между стенками Опоки и моделью. При верхнем прессовании (рис. 33, а) уплотняемая в таком кармане смесь испытывает и со стороны опоки, и со стороны модельной плиты одинаково направленные вверх силы трения. Это трение постепенно снимает со смеси часть силы прессования, в результате чего на дне таких карманов смесь часто уплотняется недостаточно. При нижнем прессовании (рис. 33, б) такой узкий карман прессуется снизу. И если уплотняемая в нем смесь испытывает от стенки опоки трение, снимающее с нее часть силы прессования, то вдвигающаяся снизу в опоку модель своим трением о смесь, наоборот, добавляет ей силу прессования, увлекая ее за собой.
Такие болееблагоприятные условия уплотнения при нижнем прессовании имеют место, однако, лишь для карманов формы, находящихся между моделью и стенками опоки. Карманы же формы, находящиеся между двумя моделями, расположенными на модельной плите, одинаково плохо пропрессовываются как при верхнем, так и при нижнем прессовании.
Несмотря на некоторые отмеченные технологические преимущества нижнего прессования, на практике больше применяют верхнее прессование литейных форм, вследствие свойственной ему большей простоты конструкции машин и более легкой переналадки технологической оснастки. Кроме того, при нижнем прессовании вследствие попадания формовочной смеси между столом и рамкой 5 быстро изнашиваются трущиеся поверхности, а также затруднена переналадка формовочных машин на другой размер опоки.
2-3. Расчет величины подъемной силы жидкого сплава при заливке формы.
При заполнении формы расплав создает давление на стенки формы, пропорциональное плотности и высоте его столба. Это может привести к тому, что под давлением расплава верхняя опока приподнимется, в результате по разъему верхней и нижней полуформ образуется щель, через которую расплав может вытечь. Чтобы исключить это, верхнюю и нижнюю полуформы скрепляют болтами, скобами, струбцинами, .клиньями или на собранную форму устанавливают груз (рис. 1). Иногда давление расплава .может быть значительным, тогда форму устанавливают в кессон и уплотняют с боков формовочную смесь, а сверху ставят грузы.
того чтобы рассчитать крепление или массу груза, необходимо знать силу, с которой расплав действует на верхнюю полуформу. Эта сила равна массе воображаемого столба расплава над частью отливки (находящейся в верхней полуформе) высотой до уровня расплава в литниковой чаше. На рис. 2 эти воображаемые столбы жидкости заштрихованы в клетку.
Например, рассчитаем груз для формы, приведенной на рис. 2.
Расчет груза и крепления формы.Для определения массы груза или усилия, которому должно быть выбрано крепление формы, необходимо подсчитать силу действия расплава на верхнюю полуформу. Так,для чугунной плиты (см. рис. 2) сила действия расплава на верхнюю полуформу при плотности его р = 7 кг/дм3 составит РМ = F h ρ =20*20*3*7 = 8400 кгс (84 кН). где F — площадь проекции отливки; h — напор расплава. Полученное значение РМ необходимо несколько увеличить для предотвращения раскрытия формы от динамического воздействия расплава на форму при заливке и неравномерности распределения давления его по площади полуформы.
Рассчитаем силу действия расплава на верхнюю полуформу цилиндра при горизонтальной заливке (рис.3). примем плотность чугуна ρ=7кг/дм3. Сила действия расплава на внутреннюю поверхность формы равна его массе. Внешний диаметр трубы d = 1400мм, длина l = 2000 мм, высота уровня расплава h = 1м.
Так как стержень со всех сторон окружен расплавом и испытывает действие его снизу вверх, то сила этого действия равна массе жидкости, вытесненной стержнем, например
Где d- внутренний диаметр трубы , d = 1,3 м.
Усилие через стержень передается верхней полуформе, поэтому сила, с которой расплав стремится поднять верхнюю полуформу.
Р = РМ + РСТ = 8820+18590 = 27410 кгс (274,1 кН)
Для определения усилия, которое должно выдерживать крепление полуформ, из полученной величины Р нужно вычесть массу верхней полуформы. Полученное усилие увеличить на 30-40%, так как необходимо учитывать гидравлический удар при заполнении формы.
2-4 Свойства смесей и методы их оценки.
Влажность.Вода, содержание которой определяет влажность смесей, может быть самостоятельным компонентом связующей композиции (песчано-глинистые, цементные смеси) и входить в состав одного из ее компонентов как растворитель (жидкое стекло, водорастворимые синтетические смолы и др.).
В первом случае влажность влияет практически на все технологические свойства: прочность, газотворностъ, газопроницаемость, уплотняемость, формуемость, текучесть, прочность в зоне конденсации, высокотемпературные свойства.
Прочность при сжатии и газопроницаемость связаны с влажностью зависимостью, согласно которой и прочность, и газопроницаемость с увеличением влажности возрастают и при определенной влажности достигают максимальных значений, а далее следует период их спада .
Превышение или снижение влажности относительно рабочей влажности более чем на 10... 15 % приводит к поверхностным дефектам в отливках (пригар, ужимины), внутренним дефектам (газовые раковины), к снижению прочности формы и подутию отливок, снижению поверхностной прочности формы, к засору отливок.
Превышение или снижение влажности относительно рабочей приводит также к колебании уровня контрлада полуформ после уплотнения при объемно дозировании смеси. Это связано с тем, что уплотняемость смеси напрямую связана с влажностью. С повышением влажности смесь в определенном интервале комкуетсяи становится «воздушной» с большим объемом пор, поэтому при том же уплотнении уровень контрлада понижается. При понижении влажности высота смеси после уплотнения будет превышать высоту опоки.
При установке нижней полуформы на подопочный щиток в первом случае произойдет проседание кома смеси в опоке, а во втором — его выдавливание, что приведет к браку форм и, соответственно, отливок по геометрии. В автоматизированном производстве используют смеси пониженной влажности, при этом излишек смеси со стороны контрлада удаляется путем срезания специальными устройствами.
Во втором случае, когда вода входит в состав компонентов смеси, содержание воды характеризует концентрацию связующе-то или катализатора и влияет как на скорость упрочнения, так и на другие технологические свойства.
При определении влажности путем высушивания смесей при 105... 110 °С удаляются только адсорбционная и капиллярная вода. В лабораторных условиях навеску смеси (50 ± 0,01) г помещают в Федваритсльно высушенную и взвешенную емкость, сушат при 105... 110°С в течение 30 мин, после чего взвешивают. Влажность, %, определяют по уравнению
W =[(m1-m2)/m]100,
где m1 — масса емкости с навеской до высушивания, г; т2 — то же, после высушивания, г; т — масса навески до высушивания, г.
Для автоматизированного производства прямой метод опреде ления влажности непригоден. В этих случаях применяют косвенные методы, например емкостный метод, который используется фирмой «P.Lippke» (Германия) для автоматического контроля], регулирования влажности.
Формуемость.Данное свойство характеризует способность формовочной смеси воспроизводить конфигурацию модели, заполнять карманы при свободной засыпке. Близким по смыслу к формуемости является понятие «сыпучесть». Чем больше влажность смеси, тем формуемость меньше. Формуемость определяют путем просеивания смеси в сетчатом барабане диаметром 100... 110 ммс размерами ячейки сетки 2,5 мм. Частота вращения барабана 60 мин"1, масса навески 200 г, время вращения 10 с. Формуемость оценивают индексом формуемости /ф, %, по уравнению
Iф = (m2/m1)100
где m2— масса смеси, прошедшей через сетку; m1 — масса исходной навески.
При Iф = 75...80 % влажность смеси соответствует требованиям по готовности смеси. Индекс формуемости используется при организации автоматизированного контроля влажности.
Газотворность.Способность формовочных материалов выделять газы при нагревании называется «газотворностью». В подавляющем большинстве случаев газотворность формовочных материалов является одним из факторов, влияющих на образование газовых раковин в отливках. Источники образования газов в литейной форме связаны со следующими процессами:
• испарение влаги при заливке (при испарении 1 см3 воды выделяется 1200... 1450 см3 водяного пара);
• сгорание органических связующих;
• окислительно-восстановительные реакции на границе металл —форма.
Газотворность характеризуют двумя параметрами: 1) в случае абсолютной газотворности общим объемом газов Q, см3, выделившихся из навески смеси при нагреве, или производными от Q, а именно — удельной массовой газотворностью, см3/г и удельной объемной газотворностью, см3/см3. 2) температурой газификации связующих материалов.
Газотворностъ смеси косвенно и приближенно можно характеризовать по потерям при прокаливании (п.п.п.) веществ, которые определяются при нагреве навески (5 + 0,01) г до температуры 900 "С и удалению из навески всех видов воды, полному сгоранию органических веществ и газификации неорганических веществ. Величину п.п.п. определяют по уравнению, %:
п.п.п. = [(mисх – mпр)/mисх]100,
где mисх — исходная масса смеси; тпр - масса смеси после прокаливания.
Наибольшее распространение получил способ газификации навески смеси в специальной трубчатой печи (рис. 3.16) Установка состоит из трубчатой печи 1, в которую вставляется кварцевая или фарфоровая трубка 10 внутренним диаметром 18...20 мм. Один конец трубки соединен с водоохлаждаемой мерной бюреткой 5 объемом 50... 100 см3.
В другой конец трубки по достижении в ней необходимой температуры устанавливают фарфоровую лодочку, после чего трубку быстро закрывают пробкой и включают секундомер для отсчета объема вытесненной воды из бюретки следующие принятые промежутки времени: 15, 30, 45, 6 с и т.д. Выделяющийся из навески массой (3 ±0,1) г газ поступает в мерную бюретку, вытесняя из нее воду в уравнительный сосуд 3. Перед началом испытаний уровень воды в бюретке должен быть на нуле. С помощью данного прибора можно определять следующие параметры:
• общий объем Q, см3, газов, выделяющихся из навески при полной ее газификации (абсолютная газотворность), и его производные;
• температуру газификации связующих материалов, при которой наступает максимум газообразования.
Газопроницаемость. Способность форм и стержней пропускать через себя газы определяется газопроницаемостью формовочных материалов. Для характеристики газопроницаемости формовочных материалов используют уравнение, выведенное па основе закона фильтрации Дарси, согласно которому 
(3.14)
где К— газопроницаемость, см4/(кгс · мин); V— объем воздуха, прошедшего через образец, V = 2000 см3; h — высота образца, h= 5 см; f - площадь поперечного сечения образца, f= 19,6 см2 ; р- показание манометра, (гс/см2); τ - время прохождения 2000 см3 воздуха через образец, мин.
После подстановки цифровых значений уравнение (3.14) примет вид
K = 509,6/(pτ).
Для испытаний используется широко известный в стране и за рубежом прибор, принципиальная схема которого представлена на рис. 3.18.
Прибор состоит из неподвижного и подвижного резервуаров, внутри которых встроены трубки. Нижний неподвижный резервуар 9 зап| 2015-12-06 |
3292 |
Обсуждений (0) |
из
5.00
|
Обсуждение в статье: Литье в кокиль (сущность процесса, особенности, преимущества, недостатки) |
|
Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓ |
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...
Система поиска информации
Мобильная версия сайта
Удобная навигация
Нет шокирующей рекламы