Литье в песчанные формы (курсовой проект) / Типовые составы формовочных смесей

Формовочные смеси

Формовочные материалы разрабатывают в заранее исследованных карьерах. Состав формовочных смесей и предъявляемые к ним требования зависят от веса отливки и состава заливаемого сплава.

Основными материалами для изготовления формовочных смесей являются бывшая в употреблении формовочная смесь (горелая) и свежие добавки — песок, глина, вода и специальные присадки.

Формовочные смеси по способу их применения подразделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Лицевой слой формы, непосредственно соприкасающийся с жидким металлом, делают из смеси с большой прочностью и приготовляют более тщательно. Такая смесь называется облицовочной. Остальную часть формы делают из другой смеси — менее высококачественной и более дешевой. Эта смесь называется наполнительной. При массовом производстве формы обычно изготовляют из однородной смеси, называемой единой.

Составы формовочных смесей различны для форм, подвергаемых перед заливкой сушке, и для форм заливаемых всырую. Сырые формы делают из формовочных смесей, содержащих малое количество глины. Сухие формы изготовляют из формовочных смесей, содержащих большое количество глины; иногда в эти смеси добавляют органические вещества, которые в период сушки выгорают, и тем способствуют увеличению газопроницаемости формы.

В последнее время на отечественных заводах начали применять быстротвердеющие формовочные смеси с добавкой цемента или жидкого стекла. Формы из смеси с жидким стеклом высушиваются пропусканиемуглекислого газа СО2 через форму в течение 15—20 мин.

Углекислый газ, соединяясь с жидким стеклом, образует пленки геля кремниевой кислоты, которые обеспечивают упрочнение формовочной смеси.

Для стального литья формовочные и стержневые смеси должны обладать большей противопригарностью, газопроницаемостью, прочностью и податливостью, чем для других сплавов. Формовочные смеси приготовляют из различных высокоогнеупорных материалов: чистого кварцевого песка, огнеупорной глины, хромистого железняка и др. Для медных сплавов формовочные материалы составляют на основе мелкозернистых песков.Чтобы получить чистую и гладкую поверхность отливок, в формовочную смесь добавляется мазут.

Для магниевых сплавов формовочные смеси составляют с добавками 0,25÷1,0% борной кислоты и 0,25÷3,0% серы (серный цвет) в порошке или 6÷10% фтористых присадок. Магний может реагировать с водой, находящейся в формовочной смеси, образуя водород, что может вызвать взрыв. Добавками серы и борной кислоты предохраняют магний от окисления и соединении с водой. В момент наполнения формы металлом сера сгорает, вследствие чего между металлом и землей образуется защитный слой сернистого газа и паров серы. При сушке форм и стержней и при нагреве формы во время заливки сплава борная кислота на поверхности формы и стержней образует с песком глазурь, которая изолирует сплав от соприкосновения с влагой формовочной смеси. Иногда вместо серного порошка в формовочную смесь добавляют аммонийные соли. В стержневые смеси также добавляют серу, борную кислоту и связующие.

Для приготовления формовочных смесей на большинстве заводов применяют полуавтоматические и автоматические установки (см. рис. 44

). После
заливки форм и охлаждения отливок формы 2 с конвейера 1 подаются на выбивные решетки 3, где отработанная формовочная смесь выбивается из опоки и попадает на расположенный под полом транспортер 4. Этот транспортер сбрасывает смесь на вибрационное сито, с помощью которого из смеси удаляются куски стержней. Прошедшая через сито формовочная смесь попадает на наклонный ленточный транспортер 5, доставляющий ее в смесеприготовительное отделение.
На конце ленточного транспортера 5 поставлен магнитный шкив 6, при помощи которого из отработанной смеси отделяются металлические части (попадающие в смесь во время заливки формы), а очищенная смесь ссыпается на распределительную ленту 7 и в бункеры 8. Из бункера отработанная смесь при помощи дозатора 9 засыпается порциями в смешивающие бегуны 10. В бегуны 10 также засыпают свежие формовочные материалы и заливают воду, после чего смесь перемешивается.

Из бегунов формовочная смесь наклонным ленточным транспортером 11 подается в разрыхлитель 12, находящийся над отстойным бункером 13. Затем после прохождения отстойного бункера смесь через питатель 14 и транспортер 15 подается во второй разрыхлитель 16 и далее системой ленточных транспортеров 17, 18 и 19 раздается по расходным бункерам 20, расположенным над формовочными машинами 21. Чтобы высыпать формовочную смесь из бункера в опоку, нажимают на рычаг затвора в нижней част» бункеров 20.

На многих заводах начали применять пневмотранспорт для передачи формовочных материалов и отработанной смеси. Эти смеси транспортируются воздухом по трубам и не засоряют атмосферу цеха выделяемой пылью.

Рис.44.

Автоматическая установка для приготовления формовочной смеси

Требуемые свойства

Для получения качественной отливки необходима литейная форма, изготовленная из ингредиентов, подобранных под разлив определенного металла. Формовочная смесь для литья должна обладать определенной влажностью. При малой влажности форма склонна к осыпаемости, что затрудняет формовку.

Плохая газовая проницаемость провоцирует образование в отливке дефектов — газовых пор и раковин. Из-за чего необходим песок крупной фракции (более 50%).

Свойства формовочных смесей характеризует твердость. Она зависит от равномерности и степени уплотнения. Уплотнение формы сверх нормы провоцирует появление таких дефектов как:

Литье в песчано-глинистую форму

Высокая прочность формы и стержня не позволяет изменять геометрию отливки. Чтобы ее получить применяются специальные связующие материалы.

Литье в домашних условиях

Для самостоятельной отливки изделий из бронзы, находясь в домашних условиях, необходимо обеспечить подходящие условия. Самые важные момент — эффективная вентиляция в помещении и надежные средства пожарной безопасности. В том случае, если вам нужно сделать небольшие бронзовые изделия, то работу можно выполнить в небольшом помещении. Для габаритных же конструкций лучше воспользоваться гаражом или цехом. Стоит отметить, что напольное покрытие в рабочем помещении обязательно должно быть сделано из какого-нибудь негорючего материала.

Для того чтобы расплавить бронзу, невозможно обойтись без специальной муфельной печи. Будет отлично, если оборудование будет иметь встроенный регулятор температурных показателей нагрева. В том случае, если у вас нет возможности воспользоваться такой печью, то в домашних условиях можно применять обыкновенный горн.

Помимо печи, которая может расплавить металлический сплав, для отливки бронзовых изделий понадобятся:

1. Тигель — чугунная или стальная емкость с носиком (для разливки материала в формы и плавления);
2. Специальные щипцы, которыми тигель будет извлекаться из муфельной печи;
3. Крючок;
4. Форма для отливки;
5. Уголь из древесины, который будет выполнять функции топлива (при использовании горна для плавления).

Итак, процедура отливки производится по следующей схеме:

1. Металлический сплав, который нужно расплавить, измельчить и уложить в тигель.
2. Тигель помещается в печь и нагревается до необходимых температурных показателей.
3. После расплавления металлического сплава в тигеле его еще в течение четырех-пяти минут прогревают в печи. Это нужно для той цели, чтобы материал стал максимально текучим и заполнил всю отливочную форму.
4. Тигель, в котором находится расплавленный металлический сплав, извлекается из печки с помощью щипцов и крючка.
5. Металл в жидком состоянии посредством специального отверстия отливается в форму. При исполнении этой процедуры необходимо контролировать, чтобы струя не была прерывистой и слишком тонкой.

Отливочную форму нужно заранее правильно подготовить, как следует прокалив ее внутри печи. Для этого печь нужно довести до температуры в 600 градусов и лишь после этого следует помещать в нее форму. Далее температурные показатели необходимо увеличить до 900 градусов и подержать в печи форму в течение двух-четырех часов. Чем больше размеры формы, тем дольше ее нужно держать в нагретой печи.

Особенности заливки

В том случае, если расплавленный металлический сплав отливается в крупную форму, то его массы хватит для вытеснения накопившегося воздуха. Если же для отливки применяются маленькие формочки, то следует прибегнуть к специальным технологическим методам.

Формы в этом случае помещаются в центрифуги, которые функционируют от электрического или же ручного привода. В процессе вращения формируется центробежная энергия, обеспечивающая равномерное распределение металлического сплава по внутренней поверхности формы. Однако эта технология эффективна лишь в той ситуации, если металлический сплав еще жидкий, а не застывший.

После завершения отливки и остывания материала изделие извлекают с помощью обыкновенных приспособлений (щипцы и крюк). Необходимо запомнить, что поверхность недавно извлеченных конструкций не может похвастаться высоким уровнем качества, потому их нужно подвергнуть специальной механической обработке.

Изготовление отливочных форм

На уровень качества получаемых изделий влияет и правильность формы для литья, которая позволяет наделить изделие необходимыми геометрическими параметрами и конфигурацией. Для создания форм зачастую применяют специальный инструмент — опоку. Опока, размеры которой должны быть приблизительно в полтора раза больше габаритов готовой конструкции, включает в свой состав нижний ящик и верхнюю рамку.

Части приспособления могут быть соединены друг с другом с помощью боковых фиксаторов.

Состав стандартной смеси для формовки включает:

1. Глину;
2. Мелкофракционный песок;
3. Каменную пыль.

При смешивании этих составляющих получается однородная смесь. Чтобы сделать форму, вам также не обойтись без модели из древесины или иного достаточно мягкого материала.

Изготовление самой формовочной конструкции исполняют следующим образом.

1. Внутрь нижнего ящика опоки помещается смесь для формовки, которую нужно немного утрамбовать.
2. В приготовленный состав укладывают модель, которую нужно заблаговременно покрыть порошковым графитом или тальком.
3. К нижней части опоки прикрепляется верхняя рама, после чего она засыпается формовочным раствором. Перед тем как производить засыпку, нужно сделать отверстие для будущего литника. Для этого можно воспользоваться специальной конической пробкой.
4. После того как формовочная смесь будет утрамбована, форму необходимо разделить надвое. Для этого можно воспользоваться любым острым приспособлением.
5. Финальная стадия предполагает устранение дефектов и выравнивание неровностей.

Сделанную форму нужно просушить, лишь после этого ее можно использовать.

Разновидности сплавов

Бронза включает в свою основу медь и легирующие добавки (бериллий, свинец, алюминий, кремний и олово). Во всех ее сплавах присутствуют и такие компоненты как цинк, фосфор и пр. Помимо бронзы современная промышленная индустрия занимается изготовление и иных сплавов из меди — константан, копель, нейзильбер, мельхиор, латунь и т. д.

Количество и тип легирующих компонентов в составе бронзового сплава определяет его химические и физические характеристики, а также расцветку материала.

Марки сплавов бронзы, температура плавления которых лежит в пределах от 930 до 1140 градусов Цельсия, имеют свою маркировку. По химическому составу сплавы на основе бронзы классифицируются на:

Сочетать олово с медью для получения бронзы люди научились очень давно. Олово делает материал крепче, а также уменьшает его температурные показатели плавления. Ярким примером данной разновидности сплава считается колокольная бронза. В ней содержится двадцать процентов олова и восемьдесят процентов меди. Однако изделия, сделанные на основе колокольной бронзы, характеризуются высокой хрупостью.

Читать также: Топор из диска циркулярной пилы чертежи

Бронзы безоловянного типа, как видно из названия, не имеют олова в составе. Такие сплавы сегодня выделены в отдельные категории бронз:

1. Бериллиевые — наиболее крепкие, многими характеристиками превосходят сталь;
2. Кремне-цинковые — обладают повышенной стойкостью к стиранию (преимуществом таких бронз данной группы считается и то, что будучи расплавленными они имеют высокую текучесть);
3. На основе алюминия и меди — отличаются высокой антикоррозийной защитой и прекрасными антифрикционными качествами.

В настоящее время наибольшее распространение имеют бронзы, в состав которых добавлено олово. Для целей маркировки материала независимо от состава применяется обозначение «Бр», после которого указаны используемые добавки и их содержание в материале. Для примера можно произвести расшифровку бронзы «БР ОЦСНЗ-7−4−2-. В этом оловянном сплаве содержится олово, цинк, свинец и никель. Цифры обозначают их процентное содержание в бронзе. Состав любой марки бронзы может содержать и иные элементы, имеющие следующие обозначения:

1. А — алюминиевые сплавы;
2. Б — сплавы на основе бериллия;
3. Ж — обыкновенное железо;
4. К — кремниевый элемент;
5. Мц — обычный марганец;
6. Ф — фосфор.