Учебные пособия. Обработка металлов

 Слесарное дело

 Е.М. Муравьев

Литье — один из древнейших способов изготовления деталей. Его сущность заключается в том, что расплавленный металл заливают в специальную литейную форму, в которой он, остывая, затвердевает и сохраняет очертания этой формы. Деталь, полученная таким образом, называется отливкой. С помощью литья изготовляют отливки из чугуна, стали, алюминия, бронзы, латуни и других металлов и сплавов.

Существуют различные виды литья: в земляные формы, в металлические формы (кокильное), под давлением, центробежное, по выплавляемым моделям и др.

Литье в земляные формы ( 50) — сложный и трудоемкий процесс. Кроме того, ему предшествуют такие подготовительные операции, как изготовление модельных комплектов (моделей отливок и стержней), приготовление формовочных и стержневых смесей,   подготовка   литейных   опок   и   других   приспособлений.

Модели  выполняют  из  древесины   (сосны, дуба, ольхи, березы, липы и др.) или из метал-, лов  (обычно из сплавов алюминия с медью).

При определении размеров модели учитывают припуск на усадку отливки при ее затвердевании и припуск на последующую механическую обработку отливки для получения готовой детали. Усадка отливок из различных металлов и сплавов составляет от 1 до 2,5%. Припуск на механическую обработку зависит от размеров отливки и видов последующей обработки. Для чугунных отливок он обычно составляет от 2 до 20 мм, для стальных — от 4 до '28 мм.

Модели из древесины выдерживают несколько десятков отливок. Их покрывают специальным модельным лаком, чтобы предохранить от влаги и от прилипания формовочной смеси (сделать поверхность модели более гладкой).

Деревянные модели применяют в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а в крупносерийном и массовом используют металлические модели.

Модели бывают разъемные и неразъемные. Разъемные (см.  50, поз. 3, 7) состоят из двух, трех и более частей и применяются там, где по условиям формовки нельзя применять цельные.

Стержни 12, образующие полости, сквозные отверстия или углубления в отливках, изготовляют в деревянных или металлических стержневых ящиках из специальных стержневых смесей (песок со связующими материалами )„

Опоки 4 и 8 представляют собой ящики из чугуна, стали или алюминиевых сплавов. Они служат для удержания формовочной смеси и могут быть прямоугольными, круглыми или фасонными в зависимости от очертания отливки.

Формовочные смеси для изготовления земляных форм состоят из песка, глины и других веществ. Процентное отношение и качество используемых компонентов зависят от вида литья (отливки из чугуна, стали или сплавов цветных металлов).

По назначению формовочные смеси подразделяют на облицовочные и наполнительные. Облицовочные формовочные смеси соприкасаются с жидким металлом и работают в наиболее тяжелых условиях. Их приготовляют из кварцевого песка и глины без добавок горелой земли. Для заполнения объема опоки используют отработанную формовочную смесь (наполнитель).

Получение отливок в земляных формах вручную — процесс малопроизводительный и трудоемкий. Поэтому в современном производстве для выполнения формовочных работ все шире применяются формовочные машины/Они повышают производительность труда рабочих-литейщиков в 10—20 раз и облегчают условия их труда.

Литье в металлические формы (кокильное литье) по сравнению с получением отливок в земляных формах — операция более простая и производительная.

Металлическая, обычно стальная форма (кокиль) выдерживает тысячи отливок из различных цветных металлов и сплавов. Она имеет внутреннюю полость, повторяющую очертания отливки. Перед заливкой жидкого металла форму предварительно подогревают (до температуры около 80°С), а стенки внутренней полости смазывают смесью мела, графита и жидкого стекла с водой для получения более чистой поверхности отливки. Затем заливают в форму жидкий металл. После затвердевания металла форму вскрывают и извлекают из нее отливку.

Литье под давлением осуществляется также в металлических формах. Давление на жидкий металл при заполнении формы обеспечивает хорошую заполняемость ее, передает отливке тончайшие очертания формы, уменьшает пористость металла отливки. Полученные заготовки имеют чистую поверхность и точные (погрешность до 0,1 мм) ; размеры, вследствие чего последующая механическая обработка их или очень незначительна, или совсем не нужна. Металл этих деталей имеет мелкозернистую структуру (результат1 быстрого охлаждения в металлической форме) и высокую плотность, что повышает прочность деталей.

Литье под давлением позволяет получить детали сложной конфигурации с отверстием резьбой, выступами и т, д. из алюминиевых, медных, цинковых й других сплавов.

Центробежное литье - заливка металла во вращающуюся форму. Под действием возникающих при вращении центробежных сил металл прижимается к стенкам форм и, застывая, приобретает конфигурацию, точно соответствующую внутренним ее очертаниям. При этом структура металла получается уплотненной, так как всевозможные неметаллические включения и газы, образующиеся в процессе заливки жидкого металла, вытесняются к центру, вращения Некоторая пористость небольшого слоя металла на внутренних поверхностях отливки устраняется с помощью механической обработки. Центробежное литье применяется главным образом для получения отливок, имеющих форму тел вращения, например втулок, труб и т.д.

Литье по выплавляемым моделям осуществляется следующим образом. Вначале изготовляется металлическая модель (эталон) детали из стали или медных сплавов, по которой делают пресс-форму из легкоплавкого сплава. Затем в полученной пресс-форме отливают из воска модели будущей отливки. Восковые модели и литниковую систему (также из воска) окрашивают погружением в специальную эмульсию.

Для лучшего контакта с формовочным материалом окрашенную поверхность моделей припыливают прокаленным при температуре 400—500°С тонким порошком корунда или кварца и сушат в течение 4—5 ч при температуре 20°С. После этого модели с литниковой системой заформовывают в опоке, применяя специальную формовочную смесь. Изготовленную форму сушат при температуре 20°С в течение 3—4 ч. Затем выплавляют восковые модели в печах при температуре 150°С с выдержкой в течение ,1,5—2 ч и с последующим прокаливанием при температуре 800—850°С. И только после такой длительной подготовки формы   в   нее   заливают   жидкий   металл   для   получения   отливки.

Литье по выплавляемым моделям позволяет получать мелкие детали сложной конфигурации с высокой точностью размеров.