|
Формовочные материалы При наличии всевозможных инструментов и приспособлений, модели и песчаной смеси, которую называют формовочной, можно изготовить литейную форму. В нее заливается металл. Этот процесс и есть получение отливки. Процесс изготовления литейной формы является наиболее продолжительным и трудоемким при производстве литья. Его называют формовкой. Ее подразделяют на формовку по-сырому (когда форму заливают в сыром виде), по-сухому (форму заливают после сушки), по модели, по шаблону, в почве, в опоках, на ручную и машинную в зависимости от сложности и размеров отливок, способа формовки и степени механизации процесса, типа применяемой для изготовления литейной формы формовочной смеси. В зависимости от их применения формовочные материалы подразделяются на исходные материалы и смеси, а исходные, в свою очередь, - на основные и вспомогательные. Они имеют также рабочие свойства: природные и технологические. Природные свойства характерны для исходных формовочных материалов - песков и глин. К ним относятся морфологический, зерновой и химический составы материалов. Вспомогательные формовочные материалы Они включают в себя различного рода добавки, припылы, краски, натирки, формовочные клеи, разделительный песок и пр. Добавки Добавки - это опилки, молотый каменный и древесный уголь, конский волос, чугунная дробь. Их используют при изготовлении крупных форм и стержней, подвергающихся сушке перед заливкой металла. Для уменьшения пригара смеси к стенкам отливки добавляют 3-6 % каменноугольной пыли. В производстве крупных архитектурных отливок, во избежание образования трещин, которые появляются при сушке, в формовочную смесь добавляют конский волос. Для быстрого охлаждения массивных частей отливки применяют чугунную дробь, которую добавляют в формовочную смесь. Припылы Припылы - это порошки, наносимые на внутреннюю поверхность сырой формы . Это делается для того, чтобы расплавленный металл не смачивал стенки формы, и с целью предупреждения образования пригара на отливке. В зависимости от размера изделия и толщины его стенок в качестве припыла применяют древесноугольный порошок, серебристый или черный графит, цемент и маршаллит. Формовочные смеси и их свойства Если предстоит получить отливку со сложным рисунком и тонкими стенками, то нужно обратить внимание на качество формовочной смеси при изготовлении литейной формы. Ее свойствами являются прочность, пластичность, газопроницаемость, огнеупорность, податливость, состав зерен, теплопроводность. Залитый в форму металл при кристаллизации и охлаждении уменьшается в объеме, и готовая отливка будет иметь несколько меньшие размеры, чем полость формы. Такое явление называют усадкой отливки. Литейная форма не должна сопротивляться усадке металла. Иначе в стенках отливки могут образоваться трещины из-за напряжений, возникающих в металле. Свойство формовочной смеси, характеризующее сопротивление усадке отливки в форме, называется податливостью. Материалы для отливок При художественном литье металлы в чистом виде практически никогда не применяют, так как их свойства не соответствуют требованиям, предъявляемым к отливкам. При соединении двух и более химических элементов в определенных пропорциях получаются сплавы. Они бывают нескольких разновидностей: цветные (медь, олово, алюминий, свинец, цинк, магний и т. д.), черные сплавы (чугун и сталь). Наибольшее распространение получили медные сплавы в производстве монументальных отливок, а серый литейный чугун - при отливке малых форм. Залитый в форму сплав при охлаждении теряет объем. Это называется усадкой, которая бывает объемной и линейной. Если в отливках возникают внутренние напряжения, вызывающие трещины , пористость, усадочные раковины, то причиной этому стала усадка. Она также негативно влияет на объем и размеры изготовляемых отливок. При кристаллизации сплава возникает неоднородность химического состава -это ликвация, которая наиболее выражена в массивных сечениях изделия. Употребляемые литейные сплавы Здесь речь пойдет о сплавах, применяемых при художественном литье. Как уже говорилось выше, их несколько. Медные сплавы Если изделие будет работать в условиях повышенного трения, во влажной среде (морская вода), то такие детали необходимо изготавливать из медных сплавов. Они имеют хорошие литейные свойства, и их используют при художественном литье. Существует два вида медных сплавов - бронза и латунь. Расскажем немного о каждом. Олово, свинец, марганец, алюминий, добавленные к меди, - это и есть бронза. В свою очередь, бронза бывает двух видов - оловянная и безоловянная. Оловянные бронзы имеют как достоинства (высокое сопротивление износу и действию воды, хорошая жидкотекучесть), так и недостатки (высокая стоимость, низкая прочность при повышенной температуре, склонность к образованию усадочной пористости). Безоловянные бронзы обладают хорошей коррозионной прочностью и стойкостью, недороги, но в то же время отливки из них получаются с усадочными раковинами, не очень плотными. Латунь - это сплав меди с цинком. Иногда добавляют и другие химические элементы. Эти сплавы чаще всего используют при изготовлении отливок со сложной поверхностью, потому что они имеют более плотную структуру и малую газовую пористость. Алюминиевые сплавы Они делятся на группы и марки, обладают хорошими литейными свойствами, великолепно обрабатываются, имеют малую плотность и очень прочны. Наибольшее применение имеет группа сплавов кремния с алюминием . Их называют силуминами. Серый чугун Если учесть дефицитность и высокую стоимость медных сплавов, то лучшей замены им , чем серый чугун, не найти. Он обладает хорошими технологическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью и низкой стоимостью. Поэтому широко применяется при изготовлении малых форм. Техника формовки
Ручная формовка - процесс достаточно трудоемкий, однако терпение и желание создать необычное изделие из металла могут помочь овладеть им. В технологии ручной формовки особенное внимание следует уделять двум основным процессам: наполнению формы и уплотнению формовочной смеси. Недостаточное наполнение и уплотнение смеси часто приводят к различным дефектам на отливках. Брак на изделиях может появиться в результате чрезмерного наполнения формы смесью, так как при этом нарушается выход газов и воздуха из полости. Наполнять формы и уплотнять смесь нужно равномерно по всему объему так, чтобы при этом не образовывались впадины и излишне плотные места в формовке.
Подготовка исходных формовочных материалов
Формовочные материалы порой бывают в состоянии, непригодном для приготовления смесей. Поэтому их подвергают предварительной обработке - сушке, размолу, просеиванию. Сушку производят различными способами. Когда расход смесей небольшой, сушат в простых печах, на противнях. При большом потреблении материалов - в специальных барабанных печах. Некоторые пески поступают из карьеров в виде спрессованных пластин, а глины - в виде комков. Поэтому их после сушки подвергают размолу в бегунах. Просеивание производят после размола на вращающихся или качающихся ситах. Подготовка отработанной смеси включает в себя дробление, магнитную сепарацию и регенерацию. Приготовление и испытание формовочных смесей Нижеперечисленные операции входят в процесс приготовления формовочных смесей: составление смеси, перемешивание сухого состава, увлажнение, перемешивание влажного песка, вылеживание, разрыхление. Перед формовкой необходимо проверить качество формовочной смеси. Проверяют не все свойства, а только самые важные: газопроницаемость, прочность, количество глины, влажность и зерновой состав песка. Изготовление моделей Изготовить модели для отлива в домашних условиях не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Небольшие по размеру неразъемные модели, состоящие из нескольких склеенных между собой досок, необходимо предварительно обработать на токарном или фрезерном станке. Модели более крупных размеров собирают из подготовленных продольных или поперечных рам и затем соединяют в определенном порядке для получения необходимой формы. После этого деревянный каркас обшивают досками или листами фанеры толщиной в 30 мм, поверхность которых затем зачищают. И лишь потом присоединяют мелкие детали модели (ребра, бобышки, приливы), а также вставляют и закрепляют подъемы. Разъемные модели соединяют с помощью деревянных или металлических шипов-дюбелей, которые закрепляют без использования клея, так как они подвержены быстрому износу. Металлические дюбели при этом крепят к модели шурупами, а деревянные удерживаются вообще без какого бы то ни было крепления за счет силы трения. Отъемные детали прикрепляют к модели с помощью металлических шпилек или шипов типа «ласточкин хвост». При этом шпильки используют для моделей, предназначенных для выпуска небольшой партии изделий, а деревянные или металлические шипы «ласточкин хвост» применяют для скрепления частей моделей, по которым изготавливают большое количество форм для отлива. Галтели в деревянных моделях можно установить различными способами: с помощью клея (рис. 170, а), врезать в модель (рис. 170, б) или изготовить непосредственно в ней (рис. 170, в). Такую деталь для формовочной модели можно изготовить и из замазки (рис. 170, г). в Рис. 170. Установка галтелей: а - вклеивание; б - врезание; в -цельная галтель; г - замазка. Формовка Первоначально необходимо на модельной плите расположить модель отливки и питателя. После этого установить нижнюю опоку так, чтобы ее приливы оказались внизу, после чего предварительно слегка присыпанную серебристым графитом модель посыпать просеянной облицовочной смесью. Затем опоку надо заполнить смесью из органических и неорганических материалов (о них говорилось выше). После наполнения формы ее нужно хорошо утрамбовать сначала острой трамбовкой для уплотнения стенок, а потом с тупым бойком , чтобы утрамбовать поверхностные слои наполнительной смеси, излишки которой потом можно удалить с помощью деревянной линейки. Для того чтобы при отливе газы выходили наружу, в смеси длинной металлической иглой проделывают вентиляционные каналы, которые не должны касаться модели. После завершения данных операций заполненную нижнюю полуформу необходимо перевернуть на 180° так, чтобы вентиляционные каналы оказались на дне будущей формы, а приливы, наоборот, вверху. Затем ее располагают на столе верстака и снимают контрольную мерку плотности смеси нижней полуформы с помощью твердомера. После проверки того, что смесь достаточно уплотнена, ее поверхность необходимо выровнять гладилкой, а затем закрепить знак модели. Поверхность нижней полуформы надо присыпать сухим кварцевым разделительным песком , а затем удалить все излишки материала, верхнюю же полуформу установить на нижнюю и модель вновь присыпать графитом . Затем на модели питателя (расположенном в нижней опоке) закрепляют модели шлакоуловителя и стояка, после чего их засыпают слоем облицовочной смеси, которую вручную уплотняют вокруг стояка. В опоку засыпают наполнительную смесь, которую хорошо уминают плоской трамбовкой, после чего ее поверхность выравнивают линейкой, удаляя излишки. Для предотвращения скопления воздуха и газов при нагреве в смеси верхней полуформы (так же, как и нижней) необходимо сделать вентиляционные каналы. После завершения этого процесса нужно изготовить литниковую воронку и удалить стояк. Перед тем как извлечь шлакоуловитель и знак, необходимо разделить полуформы и смести щеткой разделительный песок. После формовки верхней опоки нужно измерить плотность наполнительной смеси в плоскости разъема и разровнять ее поверхность гладилкой. Затем в модели закрепляют подъем. Для этого ее расталкивают, ударяя молотком по подъему, и только после этого осторожно (в строго вертикальном направлении) вынимают модель и питатели. Для того чтобы облегчить ее извлечение, смесь нужно предварительно увлажнить с помощью пеньковой кисти. После извлечения модели форму осматривают, исправляют дефекты. Для этого поврежденные места нужно смочить глиной или жидким стеклом и исправить формовочным инструментом . При этом лучше всего пользоваться специальными шаблонами и деревянными линейками, учитывая то, что стенки форм и их поверхность должны быть ровными и гладкими, а платики и бобышки - иметь четкие линии. Форму, брак которой настолько велик, что она имеет множество слабо или, наоборот, чрезмерно уплотненных мест и различных повреждений, использовать для отливки нельзя. Такие формы разрушают, выбивая и удаляя из них формовочную смесь. В смесях качественных форм закрепляют стержень, после чего опоки спаривают, соединяя штырями, и устанавливают на формовочной смеси, придавив сверху грузом. Подготовка форм к заливке металла После того как формы высохнут, их необходимо отделать и собрать разъемные детали. Перед отливом рабочую поверхность формы следует закрепить и снимают контрольную мерку плотности смеси нижней полуформы с помощью твердомера. После проверки того, что смесь достаточно уплотнена, ее поверхность необходимо выровнять гладилкой, а затем закрепить знак модели. Поверхность нижней полуформы надо присыпать сухим кварцевым разделительным песком , а затем удалить все излишки материала, верхнюю же полуформу установить на нижнюю и модель вновь присыпать графитом . Затем на модели питателя (расположенном в нижней опоке) закрепляют модели шлакоуловителя и стояка, после чего их засыпают слоем облицовочной смеси, которую вручную уплотняют вокруг стояка. В опоку засыпают наполнительную смесь, которую хорошо уминают плоской трамбовкой, после чего ее поверхность выравнивают линейкой, удаляя излишки. Для предотвращения скопления воздуха и газов при нагреве в смеси верхней полуформы (так же, как и нижней) необходимо сделать вентиляционные каналы. После завершения этого процесса нужно изготовить литниковую воронку и удалить стояк. Перед тем как извлечь шлакоуловитель и знак, необходимо разделить полуформы и смести щеткой разделительный песок. После формовки верхней опоки нужно измерить плотность наполнительной смеси в плоскости разъема и разровнять ее поверхность гладилкой. Затем в модели закрепляют подъем. Для этого ее расталкивают, ударяя молотком по подъему, и только после этого осторожно (в строго вертикальном направлении) вынимают модель и питатели. Для того чтобы облегчить ее извлечение, смесь нужно предварительно увлажнить с помощью пеньковой кисти. После извлечения модели форму осматривают, исправляют дефекты. Для этого поврежденные места нужно смочить глиной или жидким стеклом и исправить формовочным инструментом . При этом лучше всего пользоваться специальными шаблонами и деревянными линейками, учитывая то, что стенки форм и их поверхность должны быть ровными и гладкими, а платики и бобышки - иметь четкие линии. Форму, брак которой настолько велик, что она имеет множество слабо или, наоборот, чрезмерно уплотненных мест и различных повреждений, использовать для отливки нельзя. Такие формы разрушают, выбивая и удаляя из них формовочную смесь. В смесях качественных форм закрепляют стержень, после чего опоки спаривают, соединяя штырями, и устанавливают на формовочной смеси, придавив сверху грузом. Подготовка форм к заливке металла После того как формы высохнут, их необходимо отделать и собрать разъемные детали. Перед отливом рабочую поверхность формы следует закрепить формы, на расстоянии 40-100 мм от нее, произвести подрезку слоя смеси с помощью гладилки. В просушенных формах для этого прокладывают графитоасбестовый шнур, отступая от полости на 4060 мм. После сборки, перед применением, формы нужно очистить щеткой от пыли, остатков смеси и песка. И только затем надо устанавливать литниковые чаши (или воронки), сделанные из стержневой смеси или глины. В полностью подготовленную форму можно заливать сплавы. |
