Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
Б.Н. Зотов
ХУДОЖЕСТВЕННОЕ
ЛИТЬЕ
1ч но Ученым iobciom 1 hcv lape I вен hoi о коми!е« d С < ( Р!,i нроф^шшально-техничен кому обралоналию
в клчесшс учебною пошипи лля сречнихпрофессионально-и-хничесьих училищ
\кх кв\
«' МАННПККЧГХ)! IIHI- -
ББК 34.61
3-88
УДК 621.744 : 672.13 (075.3)
Зотов Б. Н.
3-88 Художественное лнтье: Учеб, пособие для учащихся средних профессионально-технических училищ. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1988. — 304 с.: ил.
ISBN 5-217-00240-9
Даны понятия о формовочных материалах, литейных сплавах, приспособлениях и инструментах, применяемых в производстве художественных и архитектурных отливок. Рассмотрены способы изготовления литейных форм ио-сырому, по-сухому, по металлическим, гипсовым и выплавляемым моделям. Описаны процессы плавки литейных сплавов, заливки и выбивки форм, очистки н механической обработки отливок.
В четвертом мзда кин (3-е изд. 1962 г.) описан процесс изготовления формы для статуэтки #К}днфьэ.
2704020000—222
ББК 34.61ББК 34.613 03R (Ш) 88 222—88
ББК 34.61
ББК 34.61
ISBN Б-217-00240-9ISBN Б-217-00240-9© Издательство «Машиностроение», 1982 © Издательство «Машиностроение», 1988, с изменениями
ISBN Б-217-00240-9
ISBN Б-217-00240-9
Борис Никитич ЗОТОВ
Способ получения изделий путем литья их из металла известен более 5 тыс. лет. Первыми отливками были несложные предметы домашнего обихода и украшения из меди и бронзы: котлы, рукомойники, серьги, кольца и т. п. В более позднее время стали отливать пушки, колокола и другие крупные изделия.
Значительный рост производства художественных и архитектурных изделий в России связан с периодом развития Петербурга как столицы. Украшение Петербурга потребовало выполнения больших заказов на статуарные и архитектурные отливки. Русские и приглашенные иноземные мастера, скульпторы н литейщики создали и отлили в этот период выдающиеся монументальные скульптуры, памятники и украшения. Например, в 1777 г. по модели скульптора Э. М. Фальконе была отлита грандиозная по размерам и сложная по технике исполнения кониая статуя Петра I (Медный всадник).
Значительная часть работ была выполнена в государственной литейной мастерской при Академии художеств, осиоваиной в Петербурге в 1764 г.
Производством художественного литья в России в то время занимались и частные заводы В середине XVIII столетия стали широко известны Каслинский и Кусинский заводы на Урале. В Каслях кроме малой скульптуры — кабинетных художественных отливок (бюстов, статуэток и ажурных изделий) — отливали и архитектурные отливки (решетки, колонны, камины), садово- парковую мебель (диваны, кресла, столики).
Каслинцы, располагая местными высококачественными формовочными материалами, зарекомендовали себя искусными мастерами скульптуры из чугуна, в то время еще никем не используемого для художественного литья. Их чугунные кабинетные и архитектурные художественные отливки ие раз экспонировались на многих всемирных выставках в Париже, Веие, Филадельфии, Копенгагене, Стокгольме.
В 1900 г. на всемирной выставке в Париже Каслинский чугунный павильон получил высшую награду Гран-при и приобрел мировую изаестность. Французская газета тех лет «Либерте», не скрывая восторга, писала о работе уральских мастеров, называя Каслинский чугунный павильон непревзойденной вершиной литейного искусства.
В годы Советской власти художественное литье получило широкое развитие. Новые скульптурные и архитектурные отливки украшают сегодня площади, набережные, мосты Москвы, Леиии-
града, Свердловска н других городов нашей Родины Каслинские мастера художественного литья монументальными отливками скульптур, выполненными по моделям своего земляка члена Союза художников СССР скульптора А. С. Гилева, украсили родной край. При производстве художественных н архитектурных отливок сегодня используют новые технологические процессы и прогрессивные способы получения отливок: литье в кокиль, в керамические формы, по выплавляемым моделям.
Наше государство заботится о развитии художественных промыслов, об удовлетворении культурных запросов народа. На многих заводах и в мастерских развивается искусство художественного литья. Сейчас созданы все условия для научно- технического и художественно-технического творчества молодежи. Молодые мастера — воспитанники средних профессионально- технических училищ, наследники прекрасного мастерства старшего поколения — успешно осваивают его опыт и продолжают лучшие традиции производства художественных отливок.
Например, по заказу Свердловской картинной галереи молодым мастерам Каслинского художественного литья формовщикам П. Дунаеву, В. Востротииу, В. Егорову, Н. Родоскоровой, А. Паниковской, чеканщикам А. Лумпову, Б. Рязанцеву, маляру А. Столбикову и модельщику по гипсу В. Савинову предстояло восстановить прекрасное сооружение их предков — чугунный павильон. В процессе восстановительных работ ими было отлито, обработано и смонтировано более 1000 недостающих (утерянных и разрушенных в период полувекового хранения) деталей. В том числе была изготовлена и легендарная скульптура Н. Лаверец- кого «Россия». В 1957 г. работы по восстановлению павильона были закончены. Детали его были перевезены в Свердловск, где в 1958 г. павильон был установлен в картинной галерее города для обозрения.
О качестве выполненных работ автор книги «Каслинский чугунный павильон» проф. Б. В Павловский писал: «Детали, отлитые в 1957 г., ничем не отличаются от выполненных более 60-ти лет тому назад. Внуки Каслинских мастеров оказались достойными своих дедов». В наши дни долг и задача молодого поколения мастеров художественного литья — освоение новой современной техники, внедрение ее в технологический процесс художественного литья, смелое экспериментирование, освоение новых способов изготовления отливок, обеспечивающих их высокое качество, высокие производительность труда и культуру производства.
Глава
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМОВКЕИ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Формовка
Процесс получения отливки состоит в том, что с помощью модели отливаемого изделия различных приспособлений и инструментов из смеси формовочных материалов, называемой формовочной смесью, изготоаляют литейную форму. В форму заливают расплавленный металл, из которого необходимо получить отливку. Жидкий металл заполняет полость формы и остывает в ней, получается отливка желаемых очертаний. На рис. 1 показан процесс изготовления литой головки колонки садовой решетки.
В зависимости от требований, предъявляемых к отливкам, их изготовляют из чугунов, бронз, латуней и других сплавов. Наиболее сложным и продолжительным в производстве отливок является процесс изготовления литейной формы. Процесс изготовления такой формы называют формовкой, а рабочего, занятого изготовлением литейных форм, — формовщиком.
о *— готовое д.о *— готовое д.Рис. I. Изготовление литой головки колонки:Рис. I. Изготовление литой головки колонки:изделие;• — частиизделие;• — частиб Р«зъемнвя модель; а — стержневой ящик; * — литейной формы; ас — отливка с литниковой системойб Р«зъемнвя модель; а — стержневой ящик; * — литейной формы; ас — отливка с литниковой системойстержень;стержень;
о *— готовое д.
о *— готовое д.
Рис. I. Изготовление литой головки колонки:
Рис. I. Изготовление литой головки колонки:
изделие;
• — части
изделие;
• — части
б Р«зъемнвя модель; а — стержневой ящик; * — литейной формы; ас — отливка с литниковой системой
б Р«зъемнвя модель; а — стержневой ящик; * — литейной формы; ас — отливка с литниковой системой
стержень;
стержень;
В зависимости от сложности и размеров отливок, формовочной смеси, применяемой для изготовления литейной формы, способа формовки и степени механизации процесса формовку подразделяют на формовку по-сырому (форму заливают в сыром состоянии), по-сухому (форму заливают после ее сушки), по модели, по шаблону, в почве и в опоках, ручную и машинную.
Литейный цех и технологический процесспроизводства отливок
На предприятии литейным, цехом называют цех, в котором получают отливки — металлические изделия или их части в специально изготовленных литейных формах путем их заливки расплавом необходимого металла.
Производство отливок представляет собой сложный процесс, состоящий из ряда технологических операций, для выполнения которых литейный цех имеет несколько отделений.
Модельное отделение для изготовления моделей отливаемых изделий, литниковых систем, шаблонов. В модельном отделении располагаются оборудование, механизмы и приспособления, необходимые для выполнения работ по изготовлению моделей.
Отделение подготовки формовочных материалов н приготовления формовочных смесей. В отделении два участка. На первом участке подготовляют материалы для приготовления формовочных смесей с использованием сушильных установок, бегунов, механических сит, магнитных и электрических сепараторов и другого оборудования. На втором участке, оборудованном смесителями н машинами для разрыхления смесей, из материалов готовят формовочные и стержневые смеси.
Формовочное отделение цеха художественного лить я, предназначенное для изготовления литейных форм. Ойо имеет несколько участков: а) участок изготовления литейных форм по- сырому для ажурных отливок; б) участок изготовления форм, заливаемых после сушки, приспособлен для кусковой формовки форм для кабинетных литых изделий; в) участок скульптурного литья, предназначенный для кусковой формовки в опоках, кессонах, по металлическим, гипсовым и восковым моделям; г) участок архитектурного литья, оборудованный формовочными машинами, подъемно-траиспортными механизмами и имеющий плац для формовки по шаблону и в почве.
Стержневое отделение для изготовления стержней, применяемых для получения пустотелых изделий.
Плавильное отделение, оборудованное печами для плавки металлов, механизмами и приспособлениями для заливки форм.
Отделение выбивки, оборудованное установками и меха- низмами для выбивки отливок из форм.
Отделение обрубки и очистки для очистки отливок от формовочной смеси и ее пригара, удаления следов литниковых систем, выпоров и прибылей
Во многих цехах художественного литья в последние годы появилось новое отделение, технологическое оборудование которого предназначено для получения отливок по выплавляемым моделям.
Итак, чтобы получить отливку, необходимо изготовить модель, опоку, подготовить инструменты, формовочные материалы, приготовить формовочную и стержневую смеси, затем из них изготовить литейную форму и залить ее расплавленным металлом. После остывания металла по выбранному режиму форму надо выбить из опоки, поверхности отливки очистить от пригоревшей смеси.
Формовочные материалы и их свойства
В зависимости от срока службы литейные формы бывают разовые и мною кратные
Разовые фор,мы — это формы, которые заливают металлом только один раз При удалении отливок формы разрушают. Разовые формы изготовляют из формовочных смесей, основной составляющей которых является кварцевый песок. В качестве связующей добавки, придающей смеси прочность, используют глину Ра ювые формы для художественных отливок могут быть сххпми, сырыми, разъемными и неразъемными, цельными и кусковыми
Многократные формы — это формы, прочность и огнеупорность которых позволяет при небольшом ремонте их внутренних поверхностей после каждой заливки использовать их повторно (иногда до 150 раз). Такие формы изготовляют из огнеупорных материалов — молотого шамота, графита, асбеста и используют для производства толстостенных отливок несложной конфигурации. К многократным литениым формам относятся и металлические формы — кокили. Кокили чаще всего используют при производстве отливок специальными способами литья: литьем под Чавленнем, центробежным, кокильным
Формовочные материалы — совокупность природных и искусственных материалов, используемых для приготовления формовочных и стержневых смесей, формовочных красок, разделительных составов и припылов. Различают исходные формовочные материалы и смеси, исходные материалы в одр аз чел я ют на основные и вспомогательные.
Свойства формовочных материалов. Различают природные и технологические (рабочие) свойства формовочных материалов. Природные свойства характерны для исходных формовочных материалов — песков и глин. К природным свойствам относятся морфологический, зерновой и химический составы материалов
Я
Морфологический состав. Формовочные мате риалы являются продуктом разрушения горных пород под действием различных атмосферных явлений природы: тепловой энергии солнца, движения воздуха, воды Перепады температуры в прогреваемой солнцем горной породе в различное время года создают в ней внутренние напряжения, вызывающие растрескивание, размельчение на более мелкие частицы. Измельченные частицы породы ветром и водами рек переносятся иа значительные расстояния от места образования По пути движения оии осаждаются иа дне водоемов, поверхности земли, образуя эллювиаль- ные и аллювиальные отложения — залежи. В первом случае пески имеют остроугольную форму, во втором — округлую.
Залежи песков — не редкое явление, многие заводы с литейным производством работают на местных песках. Известный, например, своим художественным литьем Каслинский завод иа Урале располагает местными, прекрасными для этого вида литья формовочными песками, обеспечивающими получение отливок с высоким качеством поверхности.
Зерновой состав характеризуется размером и формой зерен формовочного материала, соотношением между количеством зерен различных размеров. Зерновой состав влияет на свойства формовочных песков, определяющих качество приготовляемых из них формовочных смесей, литейных форм и отливок. Так, пески с крупными зернами, имеющими округлую форму и гладкую поверхность, обладают большей газопроницаемостью, чем пески с мелкими зернами, имеющими остроугольную форму и шероховатую поверхность.
Размер зерен песка влияет на качество поверхности отливки. Мелкие зерна обеспечивают более чистую поверхность отливки, чем крупные. Это очень важно в производстве художественного литья, где чистота поверхности и точность соответствия ее поверхности модели имеют первостепенное значение при оценке качества отливки
Химический состав. В состав формовочных материалов входят различные минералы, которые, взаимодействуя с заливаемым в литейную форму металлом» создают в ией условия, влияющие на качество получаемой отливки. Зная химический состав формовочного материала, наличие в ием вредных н полезных примесей, можно оценить возможность его применения дл? приготовления формовочных смесей со свойствами, обеспечивающими получение отливок хорошего качества.
Качество формовочного материала улучшают на обогати тельных фабриках. Там материал освобождают от вредных при месей путем промывки. С уменьшением количества вредных при месей (полевого шпата, извести и др ) в формовочном материал- улучшается его химический состав, увеличивается вероятност! получения отливки без пригара, газовых раковин, с гладко! поверхностью.
Технологические свойства формовочных материалов -(прочность, газопроницаемость, пластичность, огнеупорность и др.) зависят от требований, предъявляемых к литейной форме. Например, формовочная смесь литейной фирмы для художественной отливки должна обладать хорошей пластичностью в целях обеспечения получения сложной поверхности. Определение технологических свойств формовочного материала, их влияние иа качество литейных форм и отливок изложено в § 7, гл. 1.
Основные формовочные материалы
К основным формовочным материалам относятся пески, глииы и связующие.
Формовочные пески. Формовочные пески представляют собой осадочные горные породы, основную часть которых составляет кварц в виде кремнезема SiO2. Зерна чистого кварца твердые, имеют большую огнеупорность, прозрачны, поэтому кварцевые пески имеют белый цвет. Различные оттенки формовочному песку придают примеси. Чем меньше содержится в песке примесей, тем он светлее и огнеупорнее. Формовочные пески кроме зерен кварца содержат глнну.
В зависимости от содержания кремнезема и глинистой составляющей формовочные пески по ГОСТ 2138—84 делят на классы (табл. 1).
Обогащенные кварцевые пески в зависимости от содержания глинистой составляющей, кремнезема и вредных примесей делятся на три класса: 061 К. 062К, ОбЗК, обогащенные пески по
Таблица /
Классификация формовочных песков
Наименование песка
Класс
Содержание глинистой составляющей. %
Содержание кремнезема (S1O,). %
Содержание вредных примесей, %, не более
Оксиды щелочноземельных и щелочных металлов
Оксид железа (Fe.0»)
Обогащенный
O6IK
<0,2
<98,5
0,40
0,20
О62К
<0,5
<98,0
0,75
0,40
Природный:
ОбЗК
<1,0
<97,5
1,00
0,60
кварцевый
1К
<2,0
<97,0
1,20
0,75
2К
<2,0
<96,0
1,50
i,00
зк
<2,0
<94,0
2,00
1,50
4К
<2,0
<90,0
тощий
т
2—10
полужирный
п
10-20
—
жирный
ж
20—30
—
очень жирный
ож
30—50
—
—
—
Группы песков
Наименование песка
Группа
Номера смежных сит, на которых остаются зерна основной фракции
Размер зерен основной фракции, мм
Грубый
Очень крупный Крупный Средний Мелкий Очень мелкий Тонкий Пылевидный
063 04 0315
02 016
01 0063 005
1; 063; 04
063; 04; 0315
04; 0315; 02
0315; 02; 016
02; 016; 01
016; 01; 0063
01; 0063; 005
0063; 005; тазик
1,6—0,4
1,0—0,315
0,62—0,25
0,4—0,16
0,315-0,10
0,2—0,063
0,16—0,05
0,1 и менее
содержанию кремнезема — иа четыре класса: IK, 2К, ЗК» 4К и природные пески по содержанию глины — на четыре класса: Т — тощий, П — полужирный, Ж —- жирный, ОЖ — очень жирный.
В формовочных песках различают основную фракцию и глинистую составляющую. К основной фракции относятся частицы размером более 0,022 мм, к глинистой — частицы размером меиее 0,022 мм. Основная фракция влияет на все технологические свойства формовочной смеси. В зависимости от размера зерен формовочные пески делятся на восемь групп (табл. 2).
Анализ песка по размеру зерен проводится путем просеивания его через стандартный набор сит. Номера сит соответствуют размерам стороны ячейки.
Номер сита . . . .
2.5
1,6
1
063
04
0315
Размер стороны ячейки сетки, мм . . . .
2,50
1,60
1,00
0,630
0.400
0,315
Номер сита . . . .
02
016
01
0063
005
Размер стороны ячейки сетки, мм ... .
0,200
0,160
0,100
0,063
0,050
Основной фракцией песка, характеризующей его крупность, считается наибольшая сумма остатков (при просеивании) иа трех смежных ситах. Чем больше основной фракции, тем больше в песке одинаковых по размеру зерен, тем однороднее песок и выше его качество Однородные пески имеют хорошую газопроницаемость и прочность.
В результате ситового анализа группа песка определяется средним номером сита основной фракции. В зависимости от величины остатка основной фракции на крайних ситах формовочные пески делятся на категории А и Б. Пески, имеющие больший остаток на верхнем сите основной фракции, относятся к категории А, пески с большим остатком иа иижнем сите — к категории Б.
В природных условиях встречаются формовочные пески с различными зернами не только по размеру, ио и по форме. Формовочные пески по форме зерен делятся на округлые, полуокруглые и остроугольные. Форма зерен песка зависит от условий его движения от места образования до места отложеиня (осадка). Например, пески, залегающие в местах их образования, имеют в основном остроугольную форму. Крупные зерна, уносимые потоками воды и перекатывающиеся по дну, подвергаются большему истиранию и приобретают округлую форму. Мелкие зерна песка, переносимые водой во взвешенном состоянии, больше сохраняют свою первоначальную форму.
Формовочные пески различаются по маркам (табл. 3) Марка состоит из обозначения класса песка, номера среднего сита основной фракции и категории. Например, песок марки П016А — полужирный песок, зерновая основа которого сконцентрирована на ситах 02, 016 и 01, остаток на снте 02 больше, чем иа сите 01, поэтому он относится к категории А.
Формовочиые глнны. Формовочные глины представляют собой частицы горной породы размером менее 0,022 мм, обладающие после увлажнения высокой пластичностью н связующей способностью. Поэтому глииы применяют в качестве связующего частиц наполнителя (кварцевого песка и др.) при изготовлении прочных формовочных смесей.
Все глины способны присоединять воду, но в различном количестве: одни — больше, другие — меньше. Например, бентонитовые глины присоединяют в 2—3 раза воды больше, чем обыкновенные формовочные, во столько же раз больше их связующая способность. На связующую способность глин влияют также их коллоидальность и дисперсность.
Формовочные глины в зависимости от минерального состава делятся на виды (табл. 4), по пределу прочности при сжатии во влажном состоянии — на группы, а в сухом состоянии — на подгруппы (табл. 5).
Формовочные глины различают по маркам. Марка глнны объединяет ее вид и группу. На первом месте в марке стоит вид глины, на втором — группа по пределу прочности иа сжатие во влажном состоянии, на третьем — подгруппа, на четвертом — группа по содержанию вредных примесей (табл. 6). Например, БП1Т2 — бентонитовая глина, прочносвязующая со средним содержанием примесей.
Связующие. Распространенным связующим, скрепляющим зерна песка в формовочной смеси, является глина; однако ее применение имеет некоторые недостатки. Глина увеличивает пригар формовочной смесн иа стенках отливок, уменьшает податливость, газопроницаемость, текучесть смеси. Стержни, изготовленные из глинистой смеси, плохо выбиваются из отливок, быстро впитывают влагу из окружающей среды (гигроскопичны). Для получения необходимых свойств формовочной смеси, осо- 12
Таблица 3
Формовочные пески, применяемые для художественного и архитектурного лнтья на заводах Урала
Мерка пе-ка
Карьер
Содержание, %
глинистой составляющей
кремнезема
2К016Л
Увельский
1.8
96
2К0315Б
Кмчитинский
2,0
96
2К016Б
Кызылташский
0,8
96
Т016Б
Бускульский
9
90
П016А
Горновой
10
П0063Б
Лазаретский
15
85
Ж016
Колюткннский
22,7
76,7
ОЖ005
Каслинский
35
65
ОЖ006
Мы си нс кий
40
50
Таблица 4
Классификация глин ио минералогическому составу
Вид глины
Основной породообразующий минерал
Наименование
Обозначение
Бентонитовая
Каолиновая н каолино-ги- дрослюдистая Полиминер альиая
Б К
П
Монтмориллонит
Каолинит и каолинит с гидрослюдой
Любой глинистый минерал
Таблица 5
Классификация глин по пределу прочности на сжатие
Группа глины
Предел прочности глины во влажном состояния. МПа, не менее
Подгруппа глины
Предел прочности глины в сухом состоянии. МПа. не менее
Наименование
Обозначение
бентонитовой
каолиновой, каолино- гндрослю- Дистой к полнмнне- ральной
бентонитовой
каолиновой, каоляноги д pot лю- дистой н полимине- ральной
Прочно-
П
0,13
0,11
1
0,55
0,45
связующая Средне-
С
0,11
0,06
2
0,35
0,3
связующая Малосвя-
м
0,09
0,05
3
0,3
0,2
зующая
Классификация глин по содержанию вредных примесей
Группа глины
Массовая доля вредных примесеП. %, не более
Наименование
Обозначение
Fe.O,
Na,О + + К,О
СаО + + мго
С низким содержанием примесей
Со средним содержанием примесей
С высоким содержанием примесей
Т1
Т8 Т*
2,5
4,5
8,0
1,5 з.о 5.0
2,0
5,0
8,0
бенно для стержней, в качестве связующих применяют особые материалы, которые иосят название крепителей. Связующая способность крепителя характеризуется его удельной прочностью, под которой понимается прочность сухого образца, приготовленного из смеси с испытуемым крепителем, приходящаяся иа 1 % его содержания в смеси. Например, если прочность образца, приготовленного из смеси с 5 % крепителя, равна 1 МПа, то удельная прочность применяемого крепителя будет 1:5 = = 0,2 МПа.
Согласно классификации, предложенной А. М. Ляссом, все связующие делятся на органические (выгорающие), неорганические (не выгорающие), неводные и водные (табл. 7). К неводным относятся крепители, которые проявляют свою связующую способность без присутствия воды, т. е. ие растворяются в воде и не соединяются с ней. К таким крепителям относятся масла, олифы, канифоль и пеки. Водными крепителями называются вещества, которые приобретают связующую способность лишь в соединении с водой, разводятся водой или соединяются с ней. К таким крепителям относятся декстрин, патока, сульфит и др.
Лучшими крепителями для стержней считаются растительные (льняное, конопляное) масла, а также приготовленные из них олифы. Стержни из смесей, в состав которых входят эти крепители, обладают высокой прочностью (в сухом виде), не отсыревают, хорошо выбиваются из отливок, последнее очень важно для художественных отливок.
Стержни для художественных отливок часто не имеют стержневых знаков и выбиваются через небольшие отверстия, остающиеся в стенках отливок, после удаления из них трубок каркасов стержней. Учитывая эти условия и требования, при производстве художественных отливок малой скульптуры стержневые смеси лучше приготовлять с масляными крепителями или их равноценными заменителями.
Песчано-масляные смеси обеспечивают получение стержней большой прочности после сушки и с хорошей выбиваемостью из отливок. Одиако их применение в случае изготовления стерж- 14
Классификация связующих материалов
Характеристика
Класс
Группа
Обозначение
Свежующие
Удельная прочность, МП а/%
Органические неводные материалы
А
1
А-1
Льняное масло, крепители П и ПТ, пульвер- бакелнт
0.5
2
А-2
Крепитель ГТФ, ЗИЛ, БП, СЛК, АЗ
0,3—0,5
3
А-3
Древесный пек, крепителя КТ, СП, СБ, канифоль
<0,3
Органические водные матери злы
Б
1
Б-1
МФ 17, М, МСБ
0,5
2
Б-2
Крепитель КВ, декстрин желтый, декстрин белый
0,3—0,5
3
Б-3
Патока, сульфитнО- спиртовая барда
<0.3
Неорганические водные материалы
В
1
В-1
Жидкое стекло
0,5
2
В-2
—
0,3—0,5
3
В-3
Цемент, формовочная глина
<0,3
ней не в стержневых ящиках, а в полости самой формы (что в производстве единичных отливок не редкое явление) ограничено малой прочностью стержня в сыром виде. Поэтому при изготовлении стержней в полости формы удобнее применять песчано-гли- ннстые смеси с небольшой (2—4 %) добавкой сульфитной барды.
Как уже указывалось, лучшими крепителями для стержневых смесей являются растительные масла н приготовляемые из них олифы. В связи с тем, что масляные крепители дефицитны и дороги, применение их ограничено. В настоящее время созданы связующие материалы, вполне заменяющие дефицитные и дорогостоящие масляные крепители. В производстве художественных и архитектурных отливок наибольшее распространение получили крепитель П, сульфитио-спиртовая барда (СП и СБ), декстрин, жидкое стекло.
Крепитель П — полноценный заменитель растительного масла, представляет собой раствор окисленного бакинского петро-
15
латума в уайт-спирнте. Крепитель П хорошо комбинируется с водно-растворимыми крепителями. Прочность сырых стержней, изготовленных из смеси с крепителем П, составляет 0,012— 0,016 МПа, сухих 0,5—0,9 МПа (температура сушки 220—250 °C).
Сульфитно-спиртовая барда применяется в виде ЛКБЖ (литейный концентрат жидкой барды) и Л КВТ (литейный концентрат твердой барды). Оба крепителя являются продуктом переработки сульфитного щелока. Сульфитный щелок, являющийся отходом целлюлозно-бумажной промышленности, продолжительное время применяли в качестве крепителя. В настоящее время вследствие значительного содержания сахара сульфитный щелок перерабатывается в спирт. Остатком этой переработки и является сульфитная барда Крепитель ЛКБЖ в виде раствора, содержащего 50 % воды и имеющего плотность 1,27 г'см3, применяют в стержневой смеси без предварительной подготовки и добавок Крепитель ЛКБТ—тем ио-коричнева я твердая масса плотностью 1,4 гем3 Перед употреблением его растворяют в воде, нагревая последнюю до 80—90 °C при постоянном перемешивании. В процессе приготовления стержневой смеси сульфитную барду плотностью 1,27—1,28 г'см3 добавляют в песок в количестве около 3 % по массе.
Прочность стержней, приготовленных из этой смеси, в сыром состоянии хорошая. Кроме того, такие стержни способны несколько упрочняться на воздухе. Вследствие высыхаиня барды на поверхности стержней образуется твердая корочка. Сушат стержни при температуре 160—180 °C, прочность сухих стержней 0,3—0,5 МПа. Стержни обладают хорошей податливостью благодаря образованию после сушки мягкой сердцевины и твердой наружной поверхности.
При необходимости увеличения прочности стержней в сыром состояния в смесь добавляют 5—10 % глины.
Крепители СП и СБ применяют в виде эмульсии, содержащей сульфитно-спиртовую барду с окисленным петролатумом (СП) или со сланцевой смолой (СБ). Оба крепителя относятся к числу быстросохнущих. Стержни из смеси с этими крепителями в процессе сушки при температуре 180—200 °C получают необходимую прочность через 15—20 мни.
Прочность стержней в сыром состоянии 0,015—0,035 МПа, после сушки до 0,5 МПа. В стержневую смесь крепители СП я СБ добавляют в количестве 4—5 %. Для увеличения прочности сырых стержней в смесь добавляют 4—5 % глины.
Декстрин — порошкообразный крепитель белого или желтого цвета, получаемый путем гидролиза (при нагревании) картофельного или кукурузного крахмала. Белый декстрин по сравнению с желтым хуже растворяется в воде, и прочность стержней с ним меньше.
Для приготовления стержневых смесей декстрин рекомендуется применять в виде водного раствора, так как при использовании 16
порошка возникает трудность его равномерного распределения в массе песка. Стержни с декстрином прочны в сыром и сухом состояниях, после сушки при температуре 160—180 °C обладают хорошей податливостью, так как имеют сердцевину более мягкую, чем поверхностный слой. Такие стержни хорошо выбиваются нз отливок Недостаток стержней с декстрином — большая гигроскопичность (способность поглощать влагу из окружающей среды).
Жидкое стекло как крепитель представляет собой водный раствор силиката натрия или калия. Особенность такого крепителя — его способность к быстрому твердению (при наличии отвердителя), что дает возможность получать необходимую поверхностную твердость формы или стержня путем выдержки на воздухе, продувки углекислым газом млн крат ков реме иной сушки. Стержни из смеси на жидком стекле при температуре 200—250 °C высыхают в 3—4 раза быстрее, чем стержни из смеси с другими крепителями
В последние годы в практике изготовления форм и стержней в качестве связующих большое применение находят синтетические и органические смолы, обеспечивающие значительное сокращение процесса изготовления и сушкн форм и стержней, повышение их прочности и чистоты поверхности получаемых отливок. К числу таких связующих относятся: фенолофурфуролформальдегидные (ФМ-1, ФМ-2, ФМ-3), карбамидио-фурановые (КФ-40 и КФ-90) и другие смолы, дающие возможность внедрять скоростные методы изготовления стержней в холодных н горячих ящиках с продувкой стержней горячим воздухом и т. д.
Вспомогательные формовочные материалы
При заливке расплавленного металла в форму стенки последней прогреваются практически до температуры металла, вследствие чего происходят быстрое испарение влаги, содержащейся в формовочной смеси, и выгорание связующих материалов с образованием паров и газов. Жидкий металл может просачиваться в поры формы между зернами песка формовочной смесн и сплавлять их. Особенно сильное воздействие металл оказывает иа стержень, часто омываемый металлом со всех сторон.
Все эти воздействия металла иа стеики формы и стержня отрицательно сказываются на качестве отливаемого изделия. Например, продолжительный нагрев стенкн формы может привести к образованию в ией трещин и отпечатке их иа поверхности отливок; пары и газы, не успевшие выйти нз формы, могут проникнуть в металл и образовать в стенке отливки газовые раковины. Просачивание металла в поры стенок формы приводит к образованию шероховатой поверхности отливки вследствие прнгара песка смеси к ее стейкам. Пригар на сложной поверхности отливки приводит к увеличению ее механической обработки и часто к неисправимому браку. Предупредить подобные явления в от-
ливках можно применением в формовочных и стержневых смесях особых материалов, которые принято называть вспомогательными. К таким материалам относятся различного рода добавки (в формовочные и стержневые смеси), припылы, краски, натирки, формовочные клеи, разделительный песок н пр.
Добавки. В качестве добавок, способствующих улучшению качества формовочных и стержневых смесей, применяют древесные опилки, молотый каменный и древесный уголь, конский волос, чугунную дробь и другие материалы.
Древесные опилки используют в прочных с малой газопроницаемостью формовочных и стержневых смесях, при изготовлении крупных форм и стержней, подвергающихся перед заливкой сушке. В процессе сушки опилки сгорают, оставляя в массе стержня и стенках формы каналы, по которым будут выходить пары и газы, образующиеся в форме и стержне в процессе ее заливки. Кроме того, форма н стержень становятся более податливыми при усадке металла.
Для уменьшения пригара смеси к стенкам отливкн в формовочные смеси в зависимости от толщины стенок отливки добавляют 3—6 % каменноугольной пыли.
В производстве крупных архитектурных отливок при изготовлении стержней из жирных смесей по шаблону во избежание образования трещин, которые появляются прн сушке, в формовочную смесь добавляют конский волос. Прн изготовлении литейных форм для отливок с резкими переходами от массивных частей к тонким, часто встречающихся в номенклатуре архитектурного литья, в форвомочные смеси добавляют чугунную дробь, которая способствует быстрому охлаждению массивных частей отливки. С применением такой добавки выравнивается скорость охлаждения различных по толщине частей отливки, уменьшается внутреннее напряжение в металле, устраняется возможность образования трещин в отливке. В производстве художественных отливок, особенно при изготовлении форм, добавки рекомендуется вводить в наполнительные смеси. Введение добавок в облицовочные смесн уменьшает их пластичность, снижает качество отпечатка сложной поверхности модели в форме.
Припылы. Припылами называют порошкообразные материалы, которые наносят на внутреннюю поверхность сырых форм с целью предупреждения смачивания стенок формы расплавленным металлом и образования пригара на отливке.
Принцип защитного действия припылов состоит в том, что их мельчайшие частицы, прилегающие к стейкам формы, в момент заполнения последней металлом загораются и образуют газовую оболочку, которая в период горения отделяет стейку формы от расплавленного металла, не дает возможности ему проникать в поры стенки формы и смачивать ее. Кроме того, газовая оболочка создает в форме восстановительную атмосферу, препятствующую окислению металла и образованию химического и 18
механического пригара на отливке. Огнеупорные припылы закрывают поры в поверхности формы, мешают проникновению в них жидкого металла и уменьшают пригар на отливках.
В зависимости от размера отливки и толщины ее стенки в формах в качестве припыла применяют др евесноугольный порошок, серебристый или черный графит, маршаллит и цемент. Для форм тонкостенных художественных отливок используют порошок древесного угля тонкого помола. Удобство применения древесноугольного порошка состоит в том, что ои, полностью сгорая в форме, ие засоряет формовочную смесь. Древесиоугольный порошок получают путем размола березового угля марки ТЛ (ГОСТ 7657—84). Перед размолом уголь прокаливают, размалывают до получения частиц размером 0,01—0,05 мм.
Формы для толстостенных статуарных и архитектурных отливок припыливают чаще всего графитом. Применение в этом случае древесноугольного порошка менее эффективно, так как он быстро сгорает, а большая масса металла толстостенной отливки долгое время сохраняет высокую температуру и способна взаимодействовать с зернами песка смеси.
В сырых формах в качестве припыла можно использовать цемент и маршаллит — они хорошо удерживаются на стенках формы, плотно закрывают междузерновые поры смеси, препятствуют образованию пригара на станках отливки. Следует учитывать, что применять цемент в большом количестве ие рекомендуется, так как он засоряет формовочную смесь, постепенно ухудшая ее качество.
Противопригарные покрытия и пасты. Прнпыливанием полости формы можно уменьшить пригар на поверхности отливки в том случае, если отливку получают в сырой форме, когда припыл удерживается на ее сырой стенке. Со стеиок сухих форм припыл смывается металлом.
В сухих формах защитную пленку создают путем нанесения специальных покрытий на стенки форм и стержней. В состав таких покрытий входят растворитель (вода или спирт), наполнитель (основной огнеупорный материал) и связующее вещество, создающее на поверхности формы н стержня прочный слой. На формы и стержни покрытия наносят кистью или с помощью пульверизатора, после чего формы и стержни подсушивают.
В тех случаях, когда необходимо получить особо чистую поверхность отливки, стержень натирают защитной пастой, которую приготовляют из 85 % графита н 15 % глииы.
В производстве кабинетного художественного1 литья покрытия форм и стержней применяют реже, так как наносимый слой закрывает поверхность полости формы, снижает в ней резкость отпечатка поверхности модели.
Модельные пудры. При изготовлении литейной формы и стержней прнпыливание применяют для предупреждения прилипания смесн к стейкам модели и стержневых ящиков. С этой
целью припиливают поверхность модели в опоке перед ее набивкой Материал припыла называют модельной пудрой.
Прилипание смеси к поверхности модели объясняется тем»-что модель в процессе изготовления формы смачивается водой, находящейся в смеси. Модельная пудра устраняет возможность смачивай и я модели, образует на ее поверхности прочный водонепроницаемый слой.
В качестве модельных пудр применяют ликоподий, древесио- угольиую пыль, графит и другие материалы. В производстве художественных отливок чаще используют ликоподий и древесио- угольную пыль. Ликоподий — легкий, подвижный порошок (зрелых сухих спор специальных растений) светло-желтого цвета, не впитывающий влагу. Из-за высокой стоимости применение ликоподия как модельиой пудры ограничено. Для изготовления форм художественного литья наибольшее применение получила древесноугольная пыль. Она не только устраняет возможность прилипания смеси к модели, но н создает на поверхности формы противопригарный слой.
Разделительный песок. Им присыпают поверхность разъема формы в процессе ее изготовлеиия для разделения частей формы. Разделительный песок не должен содержать глину, так как глина обладает клеящим свойством. Обычно используют чистый кварцевый песок или песок, счищенный с поверхности отливки и предварительно освобожденный от металлических примесей просеиванием через сито. При изготовлении небольших форм для художественных отливок в качестве разделителя удобно применять древесноугольный порошок, используемый для припыла. Такой разделитель вполне отвечает требованиям, не снижает качества формовочной смеси, не засоряет ее.
Керосин. Его применяют для смачивания поверхности моделей и стержневых ящиков во избежание прилипания к ним смеси в процессе изготовления форм н стержней.
Прокладочная глина. При заливке крупных форм статуарного и архитектурного литья из-за иеплотного прилегаиия полуформ и значительного давления металла возможен выход его нз формы через разъем или проникание в каркасную трубу стержня. То и другое ведет к образованию дефектов в отливке. С целью предупреждения вытекания металла из полости формы при сборке на поверхности разъема по периметру полости формы прокладывают глиняный валик толщиной 5—10 мм. Так же уплотняют зазоры между стержневыми знаками стержией и формы. Для приготовления прокладочной глины берут 66 % отработанной формовочной смеси, 34 % формовочной глины и 40 % воды (сверх 100 %).
Стержневой клей. Большие и сложные стержии для упрощения процесса изготовления делают по частям, которые в процессе сборки, после сушкн, склеивают специальными декстриновыми или сульфитными клеями. Иногда крупные стержни склеивают 20
раствором белой глины. Некоторые заводы используют стержневые клеи и для скрепления частей литейных форм, изготовляемых
способом кусковой формовки.
Подготовка исходных формовочных материалов
Процесс подготовки исходных материалов включает подготовку свежих формовочиых материалов и отработанной смеси.
Подготовка свежих формовочных материалов. Часто формовочные материалы поступают из карьера на склад литейного цеха в состоянии, непригодном для приготовления смесей. Пески, например, могут поступать комками различных размеров (особенно в холодное время), спрессованными в виде плиток (полужирные пески Каслинского карьера), поэтому перед применением формовочные материалы подвергают предварительной обработке — сушке, размолу, просеиванию.
Сушка. В зависимости от количества потребляемых формовочных материалов и степеии мехаиизации литейного цеха пески и глииы сушат различными способами, В литейных цехах, где расход формовочных материалов невелик, сушку проводят на простых печах (плитах), противнях, устройство которых не требует больших средств и времени.
В механизированных литейных цехах пески н глииы сушат в специальных барабанных сушильных печах пропускной способностью до 20 т/ч. На рис. 2 показана горизоитальная сушильная печь, представляющая собой вращающийся металлический барабан 1 длиной до 10 м и диаметром до 2,5 м. Внутри приемной части барабана к его стейкам крепятся винтовые лопатки, которые распределяют поступающий через воронку 2 материал по продольным ячейкам барабана. Механизм вращения барабана, смонтированный на раме опорного устройства, состоит из электродвигателя 6, редуктора 5, ведущей шестерни 4 и расположенного на поверхности барабана зубчатого колеса 8. Со стороны приемиой
Рие. 2. Схеме горизонтальной барабанной сушильной печн для песка н глиныРие. 2. Схеме горизонтальной барабанной сушильной печн для песка н глины
Рие. 2. Схеме горизонтальной барабанной сушильной печн для песка н глины
Рие. 2. Схеме горизонтальной барабанной сушильной печн для песка н глины
Рис. 3. Схема установки для сушам песка ■ кипящем слоеРис. 3. Схема установки для сушам песка ■ кипящем слое3 2Рнс. 4. Бегуны для размалывания3 2Рнс. 4. Бегуны для размалывания
Рис. 3. Схема установки для сушам песка ■ кипящем слое
Рис. 3. Схема установки для сушам песка ■ кипящем слое
3 2
Рнс. 4. Бегуны для размалывания
3 2
Рнс. 4. Бегуны для размалывания
части барабана расположена топка 3 печи, на противоположной стороне — разгрузочная камера 7. Загруженный в печь для сушки материал благодаря наклону барабана перемещается и высушенным подается в разгрузочную камеру. В качестве топлива применяют природный газ.
Преимущество горизонтальной печи заключается в том, что свободно падающие в барабане материалы не только сохнут, но и частично раздробляются, что дает возможность использовать печь для сушки комковатых жирных формовочных песков и глии. Недостаток таких печей — их громоздкость.
Используют также многоходовые сушила, в которых несколько барабанов расположены один внутри другого. При сушке материал проходит в одиом направлении и возвращается последовательно через разные барабаны.
Одной из современных сушнльиых установок является установка для сушкн в кипящем слое (рис. 3), получившая такое название из-за состояния песка, находящегося прн сушке в установке. Песок для сушки поступает в аппарат по конвейеру 1 через воронку 2 в конический резервуар 6, на дне которого расположена металлическая решетка 5 с отверстиями диаметром 2,3 мм. Общая площадь отверстий составляет 6—7 % всей площади решетки. Толщина слоя песка иа решетке 400—450 мм. В процессе сушки горячие газы, температура которых 1100— 1200 °C, проходят из топки 7 в камеру 4, смешиваются с воздухом, подаваемым вентилятором, н при температуре 500—700 °C направляются под решетку резервуара. Проходя через слон песка, горячие газы приводят его в движение и обеспечивают быстрое высыхание. Сухой песок по желобу 3 вытекает в камеру охлаждения. Аналогичный принцип использован и для охлаждения песка после сушки в другой камере, где через горячий песок пропускают холодный воздух. Пропускная способность такой сушильной установки до 10 т/ч. Ее габаритные размеры значительно меньше габаритных размеров горизонтальной сушильной печи. Кроме того, достигается экоиомня газа.
3
Рис. 5. Шаровая мельница
Размол. У формовочных песков, применяемых в производстве художественного и архитектурного литья, размер зерен составляет 0,15—0,05 мм. В поступающих нз карьеров песках таких зерен, как правило, не более 50 %, остальную часть составляют более крупные зерна. Кроме того, некоторые пески поступают нз карьеров в виде спрессованных пластин, а глины — в виде комков. Такне пески после сушки подвергают размолу в бегунах.
Размалывающие бегуны (рнс. 4) имеют чугунную чашу /, приводимую в движение через приводной валик 3, и зубчатую передачу 2. Внутри чвши иа неподвижной оси, прикрепленной к проходящему в центре чаши стояку 5, свободно посажены два тяжелых катка: ребристый 4 и гладкий 6. Материал для размола загружают в чашу. При вращении чаши материал попадает под катки, которые дробят и размалывают его.
Глину и уголь размалывают в специальных шаровых мельницах (рис. 5). Вращающийся на горизонтальном валу барабан / смонтирован из стальных пластин, между которыми сделан небольшой зазор. Поверхность барабана обтянута двумя металлическими сетками (редкой 3 и частой 4), представляющими собой барабанные сита для просеивания размолотого материала. Глину н уголь загружают в барабан через воронку 2- В барабане находятся металлические шары, которые при вращении барабана размалывают попадающий между ними материал. Размельченный материал проваливается через зазоры между пластиками, попадает на сита, просеивается и собирается в бункере. Из бункера (^ерез отверстие 5) материал берут для использоваиия.
Просеивание. После размола для получения более однородной по размеру зерен массы песок просеивают через вращающиеся барабанные или качвющиеся сита. Схема работы барабанного сита показана на рис. 6. Песок для просеивания поступает через вороику 2 во вращающийся на оси шестигранный
РЛ
Рис. 6. Схема работы барабанногоРис. 6. Схема работы барабанногоситаситаиия. Крупные, не прошедшие ваются по наклонной стенке сита для повторного размола. В связииия. Крупные, не прошедшие ваются по наклонной стенке сита для повторного размола. В связи
Рис. 6. Схема работы барабанного
Рис. 6. Схема работы барабанного
сита
сита
иия. Крупные, не прошедшие ваются по наклонной стенке сита для повторного размола. В связи
иия. Крупные, не прошедшие ваются по наклонной стенке сита для повторного размола. В связи
барабан 5, обтянутый сеткой / с ячейками необходимого размера. Мелкие частицы во время вращения барабана, скатываясь по сетке, проваливаются через нее и попадают в бункер 3 готового (просеяиного) песка, откуда песок идет для дальнейшего использова- через сетку частицы скаты-
и падают по желобу 4 в бегуны с большим расходом формовочных материалов в механизированных литейных цехах операции сушки, размола и просеивания проводятся на специальном комплексе агрегатов, позволяющем автоматизировать процесс.
Подготовка отработанной смеси. В производстве отлнвок общий расход формовочных материалов на I т готового литья составляет в среднем 4—5 т. Основную их часть при приготовлении формовочной смеси составляет выбитая нз опок и предварительно обработанная отработанная смесь. Подготовка отработанной смеси заключается в ее дроблении, просеивании, магнитной сепарации и обеспыливании (регенерации).
Дробление. Выбитая нз опок формовочная смесь, особенно при кусковой формовке, содержит большое количество плотно спрессованных комков. Такую смесь измельчают на специальных дробильных вальцах (рис. 7). Дробленую смесь просеивают через сито с крупной сеткой с целью ее очистки от частей каркасов, дерева (солдатиков), металлических шпилек, использовавшихся для крепления частей формы.
Рис. 7. Дробильные вальцыРис. 7. Дробильные вальцыРис. 8. Схема работы магнитного сепаратораРис. 8. Схема работы магнитного сепаратораМагнитная сепарация. Просеянная после дробле- иия смесь очищается от металлических частиц магнитным сепаратором, схема действия которого показана на рис. 8. Смесь по-
Рис. 7. Дробильные вальцы
Рис. 7. Дробильные вальцы
Рис. 8. Схема работы магнитного сепаратора
Рис. 8. Схема работы магнитного сепаратора
дается на движущуюся ленту конвейера /, натянутую на двух барабанах. Одни из барабанов сепаратора является электромагнитом. Металлические частицы смеси, попадая в зону действия магиита, притягиваются к ленте и движутся с ней до тех пор, пока не выйдут из зоны действия магнита. Отрываясь от ленты, металлические частицы попадают в бункер 2. Смесь же, на которую не действует магнит, ссыпается с ленты в бункер 3. По тому же принципу работают подвесные магнитные железоотцетители, устанавливаемые над лентой конвейера.
Регенерация (обеспыливание) В отработанных смесях, находящихся в очистном отделении, содержится до 60—70 % годного для использования песка и 40—30 % разрушившихся зерен песка и пыли. Кроме того, при сгорании в смеси органические вещества могут коксоваться на поверхности песчинок, неорганические крепители могут создавать пленки на песчинках (например, жидкое стекло). Регенерация — совокупность технологических операций, связанных с удалеиием вредных примесей и обеспыливанием отработанных формовочных и стержневых смесей. Полученный при этом песок называется регенератом.
Известиы два способа обеспыливания. Мокрый способ — отмыв пыли проточной водой в специальных бассейнах Отмытый от пыли песок осаждается на дио бассейна-отстойника, откуда его выгребают и просушивают в горизоитальиых сушильиых печах При этом могут удаляться отмывающиеся или растворяющиеся пленки (например, глина). При таком способе требуется большой расход воды, наличие доводьио больших бассейнов- отстойников, сушка песков. Поэтому в литейных цехах ои не получил большого применения.
Наиболее удобным способом обеспыливания и разделения отработанной смеси иа группы по зерновому составу является электросепарация. Схема устройства и работы электросепаратора показана иа рис. 9 В камере электросепаратора установлены две металлические сетки /, между которыми расположен ряд горизоитальиых проволок 2. К проволокам подведен ток высокого напряжения, вследствие чего вокруг них создается поле, несущее электрические заряды к заземленным металлическим сеткам 1.
Смесь, подлежащая очистке, через воронку 3 подается на лоток 4 и двумя потоками между сетками 1 и рядом заряженных проволок падает вниз. Частицы смеси получают при этом электрический заряд и, как бы отталкиваясь от ряда проволок 2, изменяют траекторию падения в сторону заземленных сеток.
Отклонение частиц обратно пропорционально их массе. Мелкие, легкие частицы отклоняются, крупные попадают иа сетку, проходят через нее и падают в бункер 5. Более крупные частицы отклоняются от вертикального направления меньше и падают в бункер 6. Так отработанная смесь разделяется и а крупные зерна, которые используются вновь для приготовления формовочной смеси, и пыль, идущую в отвал.
§ 7. Формовочные смеси и их свойства
Пригодные для изготовления литейных форм формовочные пески с необходимым содержанием глины встречаются в карьерах редко. Исключением являются некоторые пески Каслинских карьеров на Урале (Лазаретский и Конский). В большинстве же случаев глину н песок добывают отдельно и смешивают в определенных пропорциях для получения смеси, необходимой для формовки. На рис. 10 показана схема структуры формовочной смеси. Основную часть смеси составляют зерна 1 песка, оболочка глины 2 обеспечивает склеивание зерен песка и прочность смеси. Междузерновые простраиства 3 обеспечивают газопроницаемость смеси. Для получения художественной отливкн, имеющей сложный
рисунок поверхности и тонкие стенки, большую роль играет качество формовочной смеси, из которой приготовляют литейную форму. Качество формовочной смеси определяется ее прочностью, пластичностью, газопроницаемостью, газотворной способностью, огнеупорностью, однородностью, податливостью, долговечностью. Рассмотрим каждое из этих свойств.
Прочность. Полость литейной формы художественной отливки имеет большое число выступов, углублений, отпечатков рисунков различной величины и сложности. Зги элементы могут легко разрушиться при разборке, сборке, переноске и заливке формы металлом. Если отдельные частицы формовочиой смеси не будут прочно связаны между собой, форма не будет способиа сопротивляться действующим на нее разрушающим усилиям. Свойство формовочной смеси противостоять разрушающим усилиям, возникающим в процессе изготовления литейиой формы, ее транспортирования н заливки, называется прочностью.
Прочность формовочиой смеси зависит от количества в ней
f швы и влаги, от формы н поверхности зереи песка и степени
Г1 нс 10 Схема «■трухтуры формп- •пчмой смесиГ1 нс 10 Схема «■трухтуры формп- •пчмой смесиуплотиеиия смеси в форме. Чем больше в смеси глины при иормальном содержании влаги, тем равномернее на каждом зерне песка слой глины, тем прочнее зерна смеси склеены между собой. Чем шероховатее поверхность зерен смеси н выше степень уплотиеиия ее в форме, тем прочнее формовочная смесь.
Г1 нс 10 Схема «■трухтуры формп- •пчмой смеси
Г1 нс 10 Схема «■трухтуры формп- •пчмой смеси
Пластичность. Свойство формовочиой смеси воспроизводить во влажиом состоянии поверхность
модели и сохранять отпечаток во время заливки формы называется пластичностью. Пластичность формовочной смеси зависит от размера зерен песка, количества содержащейся в ней глины, влаги и способа приготовления смеси. Чем мельче зерна песка смеси и больше между ними глины, тем легче и полнее они заполняют мелкие складки поверхности модели.
Газопроницаемость. При заливке формы образуется большое количество паров и газов. Оии появляются под действием высокой температуры заливаемого металла главным образом в результате испарения из смеси влаги и сгорания органических составляющих смесн. Кроме того, некоторое количество газа выделяет и заливаемый в форму металл.
Газы препятствуют нормальному заполнению металлом полости формы. Заполнение полости металлом может быть неполным, если газы не будут своевременно удалены из формы. При повышенном давлении газа в форме он может проникать в жидкий металл и образовывать газовые раковины в отливках.
Полость формы заполняется металлом иормально, если в процессе заливки газ нз нее выходит через вентиляционные каналы формы или непосредственно через ее стенки — уплотненную формовочную смесь. Способность формовочной смеси пропускать через стенки формы пары и газы, образующиеся при ее заливке, называется газопроницаемостью. Газопроницаемость формовочной смеси зависит от однородности, размера и формы зерен песка, количества глины и влаги, находящихся в смеси, и от степени уплотнения смеси в форме. Формовочные смеси с крупными округлой формы зернами песка, с небольшим содержанием глнны и влаги обладают хорошей газопроницаемостью. Смеси с мелкими остроугольной формы зернами песка, с большим содержанием глины и влаги имеют меньшую газопроницаемость. Частицы песка в такой смеси, плотио прилегая друг к другу, оставляют малые между- зериовые простраиства, являющиеся каналами для газов в стейках формы. Сильное уплотнение смесн в форме снижает ее газопроницаемость.
Газотворная способность. Газотворная способность — спо- собиость формовочной смеси выделять газы при нагревании (заливке формы). Высокая газотвориая способность формовочной смеси (зависящая от количества в ней газообразующих примесей) отрицательно влияет на качество отливки. Так, формовочная смесь с иормальиой газопроницаемостью, но с высокой газотворной способностью может быть причиной образования газовых раковин в отливке. И, наоборот, при использовании смесн с малой газопроницаемостью и малой газотворной способностью можно получить отливки без этих дефектов.
Поэтому лучшей считается такая формовочная смесь, у которой газотворная способность меньше. Формовочная смесь не должиа выделять большого количества газов, особенно сразу после заливки формы, когда газы, стремясь выйти из формы, могут про-
никнуть в еще незатвердевший металл и оставаться в нем, в результате чего могут образоваться газовые дефекты.
Огнеупорность. При заливке формы металлом ее стенки подвергаются действию высокой температуры: при этом слой формо- вочиой смеси, соприкасающейся с металлом, может образовать иа поверхности отливки трудиоотделимую корку пригара. В этом случае отливка будет иметь неровную шероховатую поверхность, очистка которой иногда стоит дороже самой отливки. В отливках художественных изделий, имеющих сложную поверхность, пригар во многих случаях считается неисправимым браком. Хорошая формовочная смесь ие должна оплавляться при соприкосновении с металлом; температура оплавления-спекаиия смеси должна быть выше температуры заливаемого в форму металла. Способность формовочной смеси сопротивляться оплавлению под действием температуры металла называют огнеупорностью.
Огнеупориость смеси зависит от размеров зерен песка и его химического состава Чем крупнее зерна, тем труднее металлу оплавлять их при залнвке формы, тем меньше смесь будет пригорать к стейкам отливки. Чем меньше в смеси легкоплавких составляющих, тем выше ее огнеупорность.
Однородность. Формовочная смесь считается однородной, если ее технологические свойства одинаковы по всему объему. Однородность смеси обеспечивается сосредоточенной структурой ее зернового состава и равномерным распределением составляющих компонентов путем тщательного перемешивания при приготовлении. Однородность смеси обеспечивает ей хорошую газопроницаемость и прочность
Податливость. Залитый в форму металл при кристаллизации и охлаждении уменьшается в объеме, и размеры готовой отлнвки будут несколько меньше размеров полости формы. Такое явление называют объемной усадкой
Литейная форма, особенно та ее часть, которая образует внутреннюю полость отливки (выступ, стержень), не должна сопротивляться усадке металла отливки. В противном случае из-за иапряженнй, возникающих в металле, в стенках отливки могут образовываться трещины Свойство формовочной смеси, характеризующее сопротивление усадке отлнвки в форме, называется податливостью.
Долговечность. Долговечность формовочиой смеси — это ее способность сохранять свои первоначальные свойства после многократного использования. Под действием высокой температуры металла, заливаемого в форму, зерна песка смеси растрескиваются, глнна теряет свою связующую способность и превращается в пыль. Для дальиейшего использоваиия такой смеси ее следует освежать, т. е. добавлять в нее свежие материалы и отсеивать мелкие частицы — пыль.
Долговечность формовочиой смеси зависит от правильного обращения с ней и ее хранения. Бережное обращение со смесью 28
и правильное ее использование увеличивает срок службы смеси, сокращает расход формовочных материалов, снижает стоимость отливок.
Разновидности формовочных смесей
Художественные отливки по степени сложиости, массе и материалу, из которого они изготовлены, весьма разнообразны. Так, в производстве одного лишь Каслинского завода иа Урале можно встретить отливкн массой от нескольких граммов до нескольких тони, по размерам от сантиметра до нескольких метров по толщине стенки от миллиметра до десятков миллиметров. Естественно, что требования, предъявляемые к литейным формам таких разнообразных отливок, также иеодинаковы. Например, прочность стенки формы статуи массой 5 т не может быть равна прочности стенки формы ажурной коробочки или браслета для часов. Следовательно, и формовочные смеси как материал для изготовления литейных форм не могут быть одинаковыми для всех форм.
Формовочные смеси, применяемые в производстве художественных и архитектурных отливок, подразделяют по нескольким признакам:
по виду использования — облицовочные, наполиительные, единые;
в зависимости от применяемых при приготовлении смеси песков — природные (естественные) и искусственные (синтетические);
по роду применяемого для отливки металла — для чугунного литья и для цветного литья;
по состояиию формы перед заливкой — для форм, заливаемых в сыром состоянии, и для форм, заливаемых после сушки;
специальные формовочные смеси.
Облицовочной называют такую смесь, которую используют для изготовления рабочего слоя формы, соприкасающегося с моделью (а следовательно, и с отливкой). Облицовочная смесь, воспроизводящая отпечаток поверхности модели, первая принимает на себя температурные воздействия заливаемого в форму металла и должна обладать хорошей прочностью, пластичностью, огнеупорностью и газопроницаемостью. Поэтому облицовочная смесь содержит, как правило, большой процент свежих формовочных материалов и. как наиболее дорогая, используется в форме в небольших количествах, слоем 20—30 мм (на поверхности модели).
Наполнительной называют смесь, которой заполняется форма после нанесения облицовочной смеси. Она состоит в основном нз оборотной смеси.
Формовочные смеси при машинной формовке архитектурных отливок вследствие особенностей технологического процесса фор-
24
мовки используются одновременно в качестве облицовочной и на- полинтельной смеси и называются едиными.
Природные (естественные) смесн представляют собой глинистые пески марок П0063 и Ж005 с содержанием глииы от 12 до 30 %. Природные формовочные смеси широко применяют в производстве тонкостенных ажурных и кабинетных чугунных н цветных отливок для форм, заливаемых в сыром состоянии и после сушки. Эти смеси обладают хорошей пластичностью н прочностью.
Искусственные (синтетические) смеси — наиболее распространенные в производстве художественных и архитектурных отливок. Они представляют собой смесь песка и глины или нескольких песков с большим или меиьшим содержанием глииы и отработанной смеси. Пески и оборотную смесь смешивают в таких пропорциях, чтобы в результате образовалась формовочная смесь, обладающая необходимыми техиологическими свойствами.
Формовочные смеси для форм чугунных отливок. Состав формовочных смесей (табл. 8) зависит от конфигурации и сложности поверхности отливок, Толщины их стеиок и состояния литейной формы перед заливкой. Смеси для ажурных отливок, имеющих сложную поверхность, тонкие стенки и большое число просветов, образующих ажур, должны обеспечивать получение в форме четкого отпечатка сложной поверхности модели и прочность мельчайших болванчиков, дающих просветы в отливке. Кроме того, при заливке в форму чугун по сравнению с цветными сплавами имеет более высокую температуру Поэтому формовочные смеси для форм, заливаемых чугуном, должиы иметь достаточную огнеупориость.
Повышение температуры заливки чугуна приводит к более иитенсивному газовыделению при прогреве формы, поэтому формовочные смесн должиы иметь хорошую газопроницаемость. Таким образом, формовочные смеси для форм, заливаемых чугуном, при достаточной прочности должны быть газопроницаемыми и огнеупорными.
Формовочные смеси для форм отливок из цветных сплавов. Латунь, броиза и алюминиевые сплавы, применяемые в производстве художественного литья, по сравнению с чугуном имеют более низкую температуру заливки н большую жидкотекучесть. Поэтому при изготовлении литейных форм представляется возможным применять мелкозернистые формовочные смесн, дающие чистую и гладкую поверхность отливки.
Формовочные смеси для формовки по-сырому. Формовкой по-сырому изготовляют литейные формы для тонкостенных и ажурных отливок (барельефы, ажурные тарелки, вазы, детали статуэток).
Для получения в форме хорошего отпечатка, сложной поверхности модели и обеспечения прочности небольших болваичнков, образующих просветы в отливке, формовочные смеси должны иметь хорошую газопроницаемость, пластичность и быть доста-
co ।|
в Ix[
л 11
со I «о
J, л
г-«
л
D
1
Л
Л
ь sг.
Iu
163 Г
а® я|
।:
оe
031 —
toto
сч
8
S
э
л
to
M =£
xnIs
M1 c
°-1 c
h co5
о1 <
О| C
is 8
DO | °
г- о
о
to о
о
to сч о
о
сч о
о
со о
7 сч о
о
Я 1
Iki
io5S|
О-б-ш1
2$
8
сч
S
to
К 1 S « « > a « н
И ° °
к го
t-1
О1
СЧ1
2
12 8
N
to
7
сч
сч
7 о
1
>1 1
6s X " Utt e X
to О
C
к1
cd1
*1
Я
4
to
Л
о
-го-
К®«
сп-с1 ГО
XГО1X
и«И
СК хтеО
1
О EX OX
го го к to
ГО °
Е^
§ ео
S^
О - аю х — Го о s^
го to
Е^
to о со с о И О ЕС
I о 1
i
x 1
Z *k w X о Sec я О 5 к
1 MI
r1
triI
><
к го X >.
О
го
а
° 1
° 1
e
к X з^ё 1S5 ol®
к x
1 я E1
1 я о1
В1
м ^ |3е
а 1 3 го1
1 изi
Is р 1 С о1
Л I
к Б
2 g
= -=* о к ° н сё S я У 2 S S
к
ИХ.
а о е
я
° я
т£
1
У
о
i те го <я Я х н у
3 | в Л §
5* o*£5z ! f- н> г- cl х
-h
Р *д У £ р
ГО О го
txf о о 1
re's" i- Я si 1г ^Я ь
<J ^
ОХЭ у го 1Cl
а g ч S . 5 я
Е S -Э- 9-^2! "
<<7Г О.
точно прочными- Поэтому при приготовлении смесей применяют мелкосернистые пески с повышенным содержанием глины.
Смеси для форм, заливаемых в сыром состоянии, применяют и при изготовлении форм для архитектурных отливок. В этом случае большая масса отливки и размеры форм требуют примеие- ния в формовочных смесях более крупных песков н повышающих огнеупорность смеси добавок.
Формовочные смеси для формовки по-сухому. Литейные формы статуй и бюстов значительно сложнее обычных. Для их изготовления применяют, как правило, сложную кусковую формовку. При такой формовке формовщик, разбирая форму для удаления модели, имеет дело не с полуформамн, прелохраняемыми от разрушения, а с частями формы в виде спрессованных кусков формовочной смеси. Естественно, что такие формы должны быть изготовлены из более прочиых формовочных смесей
При кусковой формовке поверхность формы должна выдерживать давление не менее 0,9 МПа. Газопроницаемость таких смесей в сыром состоянии вследствие содержания большого количества глнны низкая (20—25 единиц). Поэтому литейные формы, изготовленные из этих смесей, нельзя за тивать в сыром состо- яиии, так как повышенное количество пара и газа не сможет свободно выходить из формы через ее стенки Газопроницаемость форм, изготовляемых из жирных формовочных смесей, повышают путем их сушки. В процессе сушки в результате испарения влаги и выгорания добавок увеличивается пористость формы. Газопроницаемость смеси в форме после сушки повышается до 60— 70 единиц.
Смеси, формы из которых заливают после сушки, называют формовочными смесями для формовки по-сухому
В качестве наполнительной смеси используют одиу отработанную смесь. Освежают ее неперегореашнми кусками форм, набиваемых из жирной облицовочной смеси.
Специальные формовочные смеси. В производстве художественного литья часты случаи, когда сложность отливки требует применения особых способов изготовления литейной формы, применения специальных формовочных смесей
Жидкие формовочные смеси применяют при Цирмивке скульптурных отливок дли нанесения облицовочного ■.'юн на поверхность восковой модели и изготовления стержня в форме На поверхность модели жидкую смесь наносят путем оллескивания модели, при изготовлении стержня смесь заливают ц и.->1га?ть гипсовой формы. В состав жидкой формовочной смеси ыщя* кмрпевые пески, маршаллит, цемент и вода
Суспензию на этилсиликатном связующем применяют для нанесения на поверхность выплавляемой модели слоя, который после ее выплавления образует неразъемную керамическую форму — оболочку для отливки
Связующим суспензии является гидролизоваиный раствор этилсиликата, наполнителем — пылевидный кварц (маршаллит) марок КП1, КП2, прокаленный при температуре 850—900 °C и просеянный через сито с шелковой сеткой.
Песчано-смоляные смеси применяют в производстве отливок, получаемых в оболочковых формах. В состав смеси в качестве наполнителя входит кварцевый песок с зернами размером менее 0,2 мм. В качестве связующего используют термореактивную смолу. В целях экономии дорогостоящих смол оболочки полуформ изготовляют двухслойными. В этих случаях песчано-смоляные смеси делят на облицовочные и наполнительные. Облицовочные приготовляют с большим содержанием смол, наполнительные — с меньшим.
Стержневые смеси
Стержневые смеси в процессе заливки формы находятся в более тяжелых условиях, чем формовочные, поэтому они должны быть более прочными, газопроницаемыми, податливыми, огнеупорными, менее гигроскопичными, обладать хорошей выбиваемостью из отливки.
Основными материалами для приготовления стержневых смесей, как и для формовочных, являются песок и глина. Одиако большое количество глины, необходимое для повышения прочности, ухудшает газопроницаемость, податливость, выбиваемость смеси, увеличивает ее пригар к стенкам отливки. Для улучшения качества стержневой смеси в ее состав вместо глины входят крепители. К ним относятся различного рода масла, канифоль, каменноугольный пек, сульфитно-спиртовая барда, декстрин, жидкое стекло и другие специальные материалы.
В зависимости от применяемого связующего стержневые смеси делятся на песчаио-глиинстые, в которых связующим является глина, и песчано-масляные, в которых связующим являются органические вещества — заменители масел. Песчано-глии истые смеси имеют достаточную прочность в сыром состоянии; их применяют для стержней простых форм художественных отливок, изготовляемых по-сырому. Песчано-масляные смеси применяют для стержней кусковых форм, заливаемых после сушкн.
В технологическом процессе изготовления стержней значительную часть времени занимает их сушка. Трудоемкий и продолжительный процесс сушкн стержней устраняется совершенно или сокращается до минимума при использовании в стержневых смесях в качестве связующего жидкого стекла (5—7 %). Стержни из таких смесей твердеют на воздухе без обработки или после продувки углекислым газом COf. Такую смесь называют само- твердеющей.
В последние годы применяют жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС), при использовании которых отпадает необходимость сушки
Стержневые смеем для чугунных художественных н архитектурных отливок
стержней, а также процесс их уплотнения в стержневом ящике. Через 20—30 мни после заливки жидкая стержневая смесь в ящике становится прочной н стержень можно извлекать из стержневого ящика.
Для улучшения податливости и газопроницаемости в стержневые песчано-глинистые смеси для крупных стержней статуарных отливок добавляют рубленую солому, древесные опилки, торф. Для небольших стержней статуэток ииогда вместо специальной стержневой смеси используют облицовочную смесь для кусковой формовки. В табл. 9 приведены составы и свойства стержневых смесей, применяемых в производстве кабинетных художественных и архитектурных отливок.
Приготовление формовочных смесей
Качество художественной отливки во многом зависит от качества формовочной смеси, из которой приготовлена ее литейная форма. Поэтому подбор формовочных материалов для смеси и ее приготовление в технологическом процессе получения отливки имеет важное значеиие. Формовочная смесь может быть приготовлена нз свежих формовочных материалов и отработанной смеси с небольшой добавкой свежих материалов.
Процесс приготовления формовочных смесей из свежих формовочных материалов состоит из следующих операций: составления смеси (подбор формовочных материалов), перемешивания состав- 34
Рис. 11. Смешивающие бегулы:Рис. 1». Механическое качающеесх сито
1 — кожух: 2. 3 — катки; 4 — механизм закрывания отверстия в дне чаши: 5 -« □лужки
ляющих смеси в сухом виде, увлажнения, перемешивания после увлажнения, вылеживания, разрыхления.
Составление. Известно, что формовочные пески, отвечающие всем технологическим свойствам формовочной смеси, в природных условиях встречаются редко. Поэтому смеси, как правило, приготовляют путем подбора песков с различным содержанием глины, так, чтобы полученная смесь содержала нужное количество глины и обладала необходимыми технологическими свойствами. Такой подбор материалов для приготовления смеси называют составлением смеси.
Перемешивание и увлажнение. Составляющие формовочной смеси тщательно перемешивают в сухом виде с целью равномерного распределения частиц глины по всей массе песка. Затем смесь увлажняют, добавляя нужное количество воды, и снова перемешивают так, чтобы каждая из частиц песка покрылась пленкой глины или другого связующего. Увлажнять компоненты смеси до перемешивания не рекомендуется, так как при этом пески с высоким содержанием глины скатываются в небольшие шарики, трудно поддающиеся разрыхлению. Перемешивание большого количества материалов вручную — большая и трудоемкая работа. В современных литейных цехах составляющие смеси в процессе ее приготовления перемешивают в шнековых смесителях или смешивающих бегунах.
Смешивающие бегуны (рис. 11) имеют неподвижную чашу и два гладких катка, сидящих на горизонтальной оси вертикального вала, соединенного конической передачей с редуктором электродвигателя. Между катками и дном чаши делается регулируемый зазор, предотвращающий дробление катками зерен смеси.
Для приготовления смеси составляющие материалы засыпают в чашу бегунов н перемешивают в течение 2—3 мии в сухом виде. Затем вливают в смесь иеобходимое количество воды и продолжают перемешивать в течение 10—15 мин до получения равномерной по влажности и прочности смеси. Готовая формовочиая смесь выгружается нз чаши бегунов через отверстие в дне чашн.
В современных мощных литейных цехах применяют сдвоениые смешивающие бегуны производительностью до 200 м®/ч, маятниковые бегуиы с циклом обработки замеса 1,5—3 мин.
Вылеживание. Для более равномерного распределения влаги по всей массе формовочиая смесь должна вылежаться в течение 1,5—2 ч.
Разрыхление. Слежавшуюся после вылеживания смесь разрыхляют просеиванием через сита с ячейками 5—8 мм. На рис. 12 показано механическое сито. В современных механизированных цехах для разрыхления смеси применяют специальные машины — разрыхлители различной конструкции. Удобными в производстве художественного литья являются передвижные разрыхлители.
Приготовление смеси для кусковой формовки. Отличительной особенностью смеси для кусковой формовки является значительное содержание в ней глины (25—30 %). Глинистые пески, как указывалось ранее, трудно поддаются перемешиванию с другими составляющими смеси, поэтому при приготовлеиии из них смесн избегают перемешивания после увлажнения, а поступают следующим образом. Хорошо смешанные в сухом виде составляющие формовочной смесн засыпают слоем толщиной 6—8 см в специальный (запарный) ящик, поверхность слоя слегка увлажняют. На первый слой засыпают второй и снова увлажняют его поверхность. Такими слоями засыпают ящик до верха, поверхность последнего слоя ие увлажняют. Смесь в ящике выдерживают (пропаривают) в течение 6—8 ч. При этом влага (без перемешивания) равномерно распределяется по всей массе смеси в ящике. Появление иа поверхности верхнего слоя мокрых пятен свидетельствует о готовности смеси. После вылеживания смесь разрыхляют.
Влажность формовочной смеси для кусковой формовки обычно составляет 6—7 % н ее увеличеиие не ухудшает качество форм, так как их заливают после сушки. При длительном изготовлении форм (сложное изделие) рекомендуется увеличить количество влаги в смеси до 10 %, так как это предохраняет ее от подсыхания во время продолжительного процесса формовки.
Зерна кварца смеси при неоднократных температурных воздействиях заливаемого в форму металла растрескиваются, а при дальнейших операциях приготовления смеси размельчаются, обогащая смесь пылью.
Глинистая часть смеси при нагревании постепенно теряет клеящую способность, перегоревшие частицы глнны становятся балластом смесн. Вследствие таких изменений смесь теряет свои первоначальные технологические свойства — уменьшается ее 36
пластичность, газопроницаемость и огнеупорность. Для восстановления утраченных свойств в смесь добавляют 5—35 % свежих формовочных материалов. Такую операцию при приготовлении формовочной смеси принято называть освежением смеси.
Процесс приготовления формовочной смесн с использованием отработанной смеси состоит из следующих операций: подготовки отработанной смесн, добавления в отработанную смесь свежих формовочных материалов, перемешивай ня в сухом виде, увлажнения, перемешивания составляющих после увлажнения, вылеживания, разрыхления.
Испытание формовочных смесей
Качество приготовленной литейной формы и отлитого в ней изделия во миогом зависит от свойств формовочной смеси, из которой приготовлена эта форма. Следовательно, прежде чем приступить к формовке, необходимо проверить, обладает ли формовочная смесь нужными свойствами. В современных условиях литейного производства определением свойств формовочной смеси занимаются специальные лаборатории, оборудованные соответствующими приборами. Контролируют обычно не все свойства смеси, а лишь важнейшие, от которых в большей степени зависит качество изготовляемых литейных форм и отливок: газопроницаемость, прочность, влажность, количество глииы и зерновой состав песка.
Определение газопроницаемости. Газопроницаемость смеси в литейной форме зависит не только от количества содержащейся в ней глины, влаги и размера зерен песка, но и от степени уплотнения ее в форме. Чем плотнее избита форма, тем меньше пористость формовочной смесн. Поэтому смесь иа газопроницаемость проверяют в уплотненном состоянии, т. е. примерно в тех условиях, в каких она будет находиться в литейной форме. Для этой цели из испытуемой смеси изготовляют стандартный образец цилиндрической формы диаметром 50 мм и такой же высотой. Образец избивают в гильзе на специальном приспособлении — копре, изображенном на рис. 13. Гильзу 1 с испытуемой смесью помещают под поршень штока копра. Трехкратным поворотом ручки сектора 3 груз 5, свободно сидящий на штоке 4, поднимается на высоту 50 мм. Падая вниз, груз ударяется о нижний прилив штока, опускающийся при этом поршень уплотняет в цилиндре смесь. После уплотнения гильза вместе с образцом 2 поступает на испытание газопроницаемости смеси.
Если испытуемая смесь предназначена для изготовления форм, заливаемых после сушки, образец смеси перед испытанием сушат.
Газопроницаемость образца определяют иа специальном приборе (рис. 14), который состоит из цилиндрического бака 3 с впаянной в дно трубкой 2, основания 6 н плавающего колокола / с впаянной в дио трубкой. На боковой поверхности плавающего
37
Рис. 13. Копер для изготовления стандартных образцов форноаочноД снес*Рис. 13. Копер для изготовления стандартных образцов форноаочноД снес*Рис. 14. Прибор для определения газопро- ннцаемостн формовочной смеемРис. 14. Прибор для определения газопро- ннцаемостн формовочной смеем
Рис. 13. Копер для изготовления стандартных образцов форноаочноД снес*
Рис. 13. Копер для изготовления стандартных образцов форноаочноД снес*
Рис. 14. Прибор для определения газопро- ннцаемостн формовочной смеем
Рис. 14. Прибор для определения газопро- ннцаемостн формовочной смеем
колокола имеются отметки 2000, 1000, Он X. На основании прибора расположены: ртутный затвор 8, водяной манометр 4, уровень 7 и трехходовой кран 5.
Перед началом испытания прибор приводят в рабочее положение. В бак изливают воду до уровня 120 мм от верхней кромки и опускают в него колокол так, чтобы верхняя кромка бака совпадала с отметкой «X» на колоколе. Кран ставят в положение «закрыто».
При испытании цилиндр с образцом устанавливают в чашу ртутного затвора, ручку крана ставят в положение «Испытание». Во время опускания с момента совпадения отметки 0 с верхней кромкой бака пускают в ход секундомер. На отметке 1000 замечают давление по манометру. В период испытания воздух, находящийся под колоколом, под действием его силы тяжести проходит по трубке бака к ходовому крану, а от него — в цилиндр под образец испытуемой смеси и в трубку манометра. Если образец смеси в цилиндре будет хорошо пропускать воздух, то манометр покажет малое давление, и наоборот, если образец смеси будет плохо пропускать воздух, то манометр покажет большое давление. Испытание заканчивается, когда отметка 2000 на колоколе совпадает с кромкой бака.
На основании полученных данных газопроницаемость смесн вычисляют по формуле К = 509,5/(рт), где 509,5 — коэффициент, соответствующий количеству воздуха (2000 мл), прошедшего через образец (высота образца 50 мм, площадь сечения 1963,5 мм2); р — давление воздуха перед образцом, Па, р = 980,7 Па; т —
Рнс. 15. Схемы испытан и* прочности смеси: о — на сжатие; б — на растяжение: / — специальное приспособлениеРнс. 15. Схемы испытан и* прочности смеси: о — на сжатие; б — на растяжение: / — специальное приспособлениеРяс. 16, Прибор для определения прочности формовочной смеси ж сыром и сухом состояниях:/, 2 — манометры: 5 — маховичок: 4 — шпиндель: 5 — кран переключения манометров; 6 — плунжер; 7 — испытуемый образец; 8 — чишкжРяс. 16, Прибор для определения прочности формовочной смеси ж сыром и сухом состояниях:/, 2 — манометры: 5 — маховичок: 4 — шпиндель: 5 — кран переключения манометров; 6 — плунжер; 7 — испытуемый образец; 8 — чишкж
Рнс. 15. Схемы испытан и* прочности смеси: о — на сжатие; б — на растяжение: / — специальное приспособление
Рнс. 15. Схемы испытан и* прочности смеси: о — на сжатие; б — на растяжение: / — специальное приспособление
Ряс. 16, Прибор для определения прочности формовочной смеси ж сыром и сухом состоя
ниях:
/, 2 — манометры: 5 — маховичок: 4 — шпиндель: 5 — кран переключения манометров; 6 — плунжер; 7 — испытуемый образец; 8 — чишкж
Ряс. 16, Прибор для определения прочности формовочной смеси ж сыром и сухом состоя
ниях:
/, 2 — манометры: 5 — маховичок: 4 — шпиндель: 5 — кран переключения манометров; 6 — плунжер; 7 — испытуемый образец; 8 — чишкж
время, в течение которого через образец смеси прошло 2000 см8 воздуха, с.
Описанный способ определения газопроницаемости занимает много
времени, поэтому на практике чаще всего пользуются ускоренным способом, при котором отмечают лишь давление воздуха в процессе испытания. В этом случае во входное отверстие воздухопровода ввинчивают калиброванный ниппель с отверстием диаметром 0,5 мм при испытании смеси с низкой газопроницаемостью и с отверстием диаметром 1,5 мм при испытании смеси с высокой газопроницаемостью. Ниппель создает сопротивление выходу воздуха из-под колокола. При таком способе газопроии- цаемость в соответствии с показаниями манометра определяют
ИМ 1Ли<1, XV.
Определение предела прочности. В зависимости от назначения формовочной смеси испытание прочности проводится на сжатие или на растяжение. На сжатие испытывают смеси, литейные формы из которых заливают в сыром состоянии. На растяжение испытывают стержневые н формовочные смеси, формы из которых заливают после сушки. Предел прочности в том и другом случае характеризуется нагрузкой, разрушающей образец при испы
тании.
Испытание и а сжатие. Эго испытание проводят на стандартных цилиндрических образцах формовочной смеси после нх испытания иа газопроницаемость. Образец выталкивают из гильзы, помещают в прибор и сжимают возрастающей силой до разрушеиия. Схема испытания образца формовочной смеси на сжатие показана на рис. 15, а.
Испытание на растяжение. Испытанию подвергают стандартные образны формовочной н стержиевой смеси в упрочненном состоянии (сушка, химическое твердеиие н т. д.), изготовленные в специальных металлических формах в виде восьмерки. Схема испытания смеси и а прочность в сухом состоянии показана иа рис. 15, б.
В новом приборе для испытания прочности формовочной смеси на растяжение, созданном в ПО ЗИЛ (конструктор Я. Н. Крон),
39
Определение газопроницаемости по давлению воздуха, продуваемого перед образцом
«г
X
■ N
tic
Газопроницаемость, единицы, при отверстии ■ ниппеле, мм
Е
р с с
1 ■
IE
Газопроницаемость, единицы, при отвер тин ■ ниппеле, мм
к
W
55
Г азопроннцаемость. единицы, при отверстии ■ ниппеле, мм
0.5
1.5
С.5
1.5
0,5
1.5
10 20
30 40
60 60
70 80
90
100 по 120 130
140
160 160
170 180
190 200
210 220
230 240
250 260
270 280
290 300 310
320 330
340
49
47 44
42
40 38
36 34
33 31
30 29
28 27
25,8
2450 2000 1620
1350 1200
1060
950 850
780
710
650
810
550 I
525
492
467
440
417
398
376
358
341
326
313
300
287
275
264
253
243
235
—
350 360 370 380 390
400 410 420
430 440
450 450 470
480
490 500
510
620 530
540 550
650 570
580 590
600 610
620 830
640
550 650
670
24,2 23,4 22,7 21,8 21,0 20,0
19,5 19,0 18,4 17,8 17,3 16,7
16,2 15,7 15,2
14,7 14,3
13,8 13,4 13,0
12,6 12,2
11,6 П.4 11,0 10,7
10,3 10,0
9,7 9,4 9,0 8,8 8,5
226 219 212 205 198 193 185 178 173 167 163 158 151 146 142 138 134 128 128 122 119 115
112 108
105 102
99 96
93 90 88 85 82
680
690
700
710
720
730
740
750
760
770
780
790
800
810
820
830
840
350
860
870
880
890
900
910
920
930
940
950
960
970
980
990
1000
8,2 7,9 7,7 7,5
7,2 7,0 6,7 6,5 6,3 6,0 5,8 5,6
5.3
5.1
4.9 4,7
4,4
4,2 4,0
3,7 3,5
3,3 3,1
2,9 2,6
2,4
2,2 1,9
1.7 1,4
1,1
80
77
75
73
70
67
65
63
61
58
58
51
52
51
нагрузка на образец, фиксируемая манометром, создается давлением сжатого воздуха. Достоинством нового прибора является автоматическое снижение скорости нагружения к концу испытания и отсутствие динамического приложения нагрузки, что повышает точность результатов испытания.
На рис. 16 показан универсальный прибор, созданный одной из фирм ГДР для испытания формовочной смеси иа прочность. Прибор дает возможность испытывать смеси в сыром (0—16 МПа) и в сухом (10—130 МПа) состоянии. Для испытания прочности 40
формовочной смеси в сыром состоянии (на сжатие) испытуемый образец 7 устанавливают между чашкой 8 и плунжером 6. Давление на плунжер производится шпинделем 4, который приводится в действие от рукоятки маховичка 3. При испытании смеси в сухом состоянии чашку 8 снимают и к концу плунжера привинчивают специальное приспособление (см. рис. 15, б), необходимое для испытания образца смеси на растяжение. Отсчет результатов испытания смеси на сжатие проводится по манометру /. при испытании на растяжение — по манометру 2. Переключение манометров осуществляется краном 5,
Определение влажности. Количество влаги в формовочной смеси влияет иа ее качество и может быть причиной брака отливки. Для определения влажности берут 50 г испытуемой смеси, помещают ее в сушильный электрический шкаф и сушат в течение 1 ч при температуре ПО °C. Высушенную смесь охлаждают до нормальной температуры и взвешивают. Умножив разность масс сырой и сухой смесей на два, получим количество содержащейся в ней влаги в процентах.
Недостатком такого метода испытания является его длительность, в условиях цеха влажность смеси в течение 1 ч может измениться (смесь может высохнуть). Поэтому в современных условиях применяют более удобные ускоренные методы.
Принцип ускоренного определения влажности состоит в том, что навеску формовочной смеси массой 20 г помещают в стаканчик с сетчатым дном и устанавливают под гильзу прибора, внутри которой расположена электрическая спираль. Воздух, продуваемый через гильзу сверху, прогревается до температуры 120 °C, проходит вниз через стаканчик со смесью и быстро высушивает ее. По разности масс сырой и сухой смесей определяют влажность смеси, как и в первом случае.
Определение глинистой составляющей. Не меиее важным показателем качества формовочной смеси является содержание в ней глины, влияющей на ее прочность, газопроницаемость и пластичность. Количество глины в смеси определяют способом отмучивания. Для этой цели 50 г хорошо просушенной смеси помещают в сосуд, в который наливают 475 см3 воды и 25 см3 раствора едкого натра. Сосуд плотно закрывают пробкой и взбалтывают в течение 1 ч на специальном приборе (рис. 17). После этого сосуд снимают с прибора и дают жидкости отстояться в течение 10 мии. При этом зерна песка, как более тяжелые, быстро осаждаются иа дно сосуда, а частицы глины остаются в воде во взвешенном состоянии. Этот раствор с помощью сифонной трубки сливают до уровня 25 мм от дна сосуда, а в сосуд с песком вновь доливают воду, снова взбалтывают и дают отстояться в течение 5 мин. Такую операцию повторяют до тех пор, пока вода над осевшим песком не будет совершенно чистой, т. е. песок будет полностью отмыт от глииы. Отмытый таким образом песок удаляют из сосуда, просушивают и снова взвешивают. Разность масс
Рис. 17, Прибор дли определение содержание глинистой составляющей смеси: / — сосуд; 2 — оснонание держателя сосуда; «8 — элентродимгатель; 4 — валикРис. 17, Прибор дли определение содержание глинистой составляющей смеси: / — сосуд; 2 — оснонание держателя сосуда; «8 — элентродимгатель; 4 — валикРис. I в. Прибор для определения эерноэого состава песка:Рис. I в. Прибор для определения эерноэого состава песка:1 — основание; 2 — набор сит; 3 — колотушка; 4 — электрод в и гатель1 — основание; 2 — набор сит; 3 — колотушка; 4 — электрод в и гатель
Рис. 17, Прибор дли определение содержание глинистой составляющей смеси: / — сосуд; 2 — оснонание держателя сосуда; «8 — элентродимгатель; 4 — валик
Рис. 17, Прибор дли определение содержание глинистой составляющей смеси: / — сосуд; 2 — оснонание держателя сосуда; «8 — элентродимгатель; 4 — валик
Рис. I в. Прибор для определения эерноэого состава песка:
Рис. I в. Прибор для определения эерноэого состава песка:
1 — основание; 2 — набор сит; 3 — колотушка; 4 — электрод в и гатель
1 — основание; 2 — набор сит; 3 — колотушка; 4 — электрод в и гатель
смесей до отмучивания и после него покажет содержание глины в смеси.
Определение зернового состава. Для определения зернового состава навеску песка после отмучивания просеивают через стандартный набор сит с помощью специального прибора, изображенного на рис. 18.
Навеску песка массой 50 г помещают на верхнее сито с редкой сеткой. Набор сит закрепляют в приборе и встряхивают в течение 15 мин. Затем остаток песка на каждом сите взвешивают, массу умножают на два и получают процентный состав каждой фракция. Хорошие однородные формовочные пески должны содержать до 70 % зерен основной фракции. В производстве кабинетных художественных отливок рекомендуется использовать пески с наибольшим остатком на ситах 01; 0063; 005, в производстве статуарных отливок — на ситах 016; 01; 0063.
Вопросы для повторения
Что такое литейный цех и из каких основных отделений он состоит?
Что такое формовочные материалы н как они подразделяются?
На какие классы подразделяют формовочные пески?
На какие группы подразделяют формовочные пески?
Как маркируют формовочные пески, что означает марка песка ПО 16А?
Каковы особенности формовочных песков для форм художественного литья?
Что такое крепители и какие из ник применяют для приготовления формовочных н стержневых смесей для художественного и архитектурного литья?
Какие материалы относятся к вспомогательным?
В чем состоит принцип защитного действия припылов?
Какие припылы применяют для форм художественного литья?
Какова роль разделительного песка в процессе изготовления литейных форм?
В чем состоят подготовка формовочных материалов?
Что такое формовочная смесь я из чего она состоит?
Какими свойствами должна обладать формовочная смесь?
Какие типы формовочных смесей существуют?
Чем отличается формовочная смесь для форм, заливаемых в сыром состоянии, от смеси для форм, заливаемых после сушки?
Что такое облицовочная н наполнительная смесн. чем они отличаются друг от Друга?
Как приготовляют формовочные смесн?
В чем состоит процесс подготовки отработанной смеси?
Для какой цели и как освежают формовочную смесь?
От чего зависит долговечность формовочной смесн?
Как определяют прочность формовочной смесн?
Как определяют газопроницаемость смесн?
Как определяют влажность формовочной смеси?
Как определяют количество глинистой составляющей формовочной смеси?
Как определяют зерновой состав песка?
Глава
ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ
Общие сведения
При изготовлении металлических изделий металлы в чистом виде почти не применяют, так как во многих случаях их свойства не соответствуют требованиям, предъявляемым к изделиям. Например, химически чистое железо не может служить материалом для изготовления изделий, так как оно не имеет достаточной прочности (мягкое, легко режется ножом), но в соединении с другими элементами (углеродом, кремнием, марганцем, фосфором) оио дает прочный и удобный для отливки изделий материал — чугун. Соединение в определенных пропорциях двух или нескольких химических элементов называют сплавом. Сплавы железа с углеродом в различных соотношениях известны под названием черных сплавов. К ним относятся чугун и сталь. Сплавы меди, олова, цинка, алюминия, свинца, магния и ряда других элементов называются цветными сплавами. Наиболее распространенными в производстве монументальных художественных отливок являются медные сплавы — латуни и бронзы, в производстве малой скульптуры — серый литейный чугуи.
Все металлы и сплавы обладают физическими, механическими и технологическими свойствами.
К физическим свойствам относятся температура плавления, расширение при нагревании, цвет, плотность, электропроводимость и теплопроводность, магнитные свойства.
К механическим свойствам относятся прочность, твердость, пластичность, вязкость и упругость.
К технологическим свойствам относятся литейные свойства, свариваемость, возможность обработки резанием.
§ 2, Литейные свойства сплавов
В производстве отливок важную роль играют литейные свойства сплавов, обеспечивающие хорошее заполнение литейной формы и получение отливок без дефектов — раковин, трещин и др. К основным литейным свойствам сплавов относятся жидкотекучесть, усадка и ликвация.
Отаивкм
Толщине стенок, мм
Жидкотекучесть, мм
Ажурные
2—3
1000—1100
Кабинетные
5—6
750—850
Статуарные
10—15
500—750
Архитектурные
15—20
300—500
Необходимая жидкотекучесть чугуна для заливки форм художественных отливокНеобходимая жидкотекучесть чугуна для заливки форм художественных отливокЖидкотекучесть — способность расплавленного металла заполнять литейную форму. Хорошая жидкотекучесть металла особенно важна при изготовлении ажурных художественных отливок, имеющих тонкую стенку, сложную поверхность с наличием большого числа просветов. Жидкотекучесть зависит от химического состава и температуры заливки.
Необходимая жидкотекучесть чугуна для заливки форм художественных отливок
Необходимая жидкотекучесть чугуна для заливки форм художественных отливок
Чем выше температура за
ливки сплава, тем больше его жидкотекучесть. Жидкотекучесть чугуна увеличивается с увеличением содержания в нем фосфора, кремния и углерода. Сера и марганец понижают жидкотекучесть.
Жидкотекучесть определяют с помощью специальной литейной формы, имеющей спиралевидный канал, в который заливают испытуемый расплав. Форму изготовляют по модели стандартной пробы на жидкотекучесть. Чем более длинный участок спирали заполнит заливаемый в нее металл, тем выше его жидкотекучесть. Для удобства вычисления длины залитой спирали на ее верхней поверхности через каждые 50 мм расположены точки. Таким образом, жидкотекучесть металла определяется длиной залитой спирали, выраженной в миллиметрах или точках (табл. 11).
Усадка — уменьшение объема сплава, залитого в форму, при его охлаждении. Уменьшение объема сплава при охлаждении до температуры затвердевания и при затвердевании называется об'ьемной усадкой. Уменьшение линейных размеров отливки по сравиеиию с размерами модели называется линейной усадкой.
Значение усадки сплава в литейной форме зависит от его химического состава, конфигурации отливаемого изделия, температуры заливки в форму, скорости охлаждения в форме и других факторов. Среднее значение линейной усадки серого чугуна около 1 %, стали — 2 %, медных сплавов — 1,5 %.
Усадка — отрицательное явление не только потому, что при ней изменяются объем и размеры изготовляемых отливок, ио и потому, что она является причиной образования в отливках усадочных раковин, пористости, внутренних напряжений, вызывающих появление коробления и трещин.
Ликвация — неоднородность химического состава сплава в различных частях сечения отливки, возникающая при его кристаллизации. Наиболее заметна ликвация в массивных сечениях от
ливки.
Применяемые литейные сплавы
Медные сплавы. В настоящее время медные сплавы применяют для изготовления деталей, работающих в условиях трения, обладающих устойчивостью против коррозии во влажной атмосфере, в морской воде. Одновременно эти сплавы имеют хорошие литейные свойства, поэтому их широко применяют в производстве художественных отливок, особенно для изготовления единичных скульптур, бюстов, памятников, устанавливаемых на улице. В производстве художественных отливок используют два вида медных сплавов — бронзы и латуни.
Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, свинцом, марганцем и другими элементами. Сплавы меди с 5—13 % олова называют оловянными бронзами. Сплавы меди с алюминием, свинцом, марганцем и другими элементами составляют группу безоловяииых или специальных броиз (алюминиевые, свинцовые, марганцевые).
Оловянные бронзы обладают хорошей жидкотекучестью, высоким сопротивлением изнашиванию и действию воды. К их недостаткам относятся низкая прочность при повышенных температурах, склонность к образованию усадочной пористости в толстых сечениях отливки и высокая стоимость (из-за наличия дорогостоящего компонента — олова). Безоловяииые бронзы дешевле, обладают большой прочностью, коррозионной стойкостью, но имеют большую усадку. Отливки из них получаются неплотными, с усадочными раковинами.
Применяемые в литейном производстве броизы различают по маркам. Слово бронза в марке обозначается ее двумя начальными буквами Бр, после которых ставятся начальные буквы содержащихся в сплаве (кроме меди) элементов (О — олово, А — алюминий, С — свинец, Мц — марганец, Ж — железо и т. д,). За обозначениями элементов ставятся цифры, показывающие процентное содержание этих элементов, например, в бронзе марки БрОбЦбСЗ содержится 6 % олова, 6 % цинка, 3 % свинца. Содержание меди в марке не показывается, ее определяют вычитанием из 100 % суммы процентного содержания в бронзе других элементов
Для получения художественных отливок хорошего качества бронза должна обладать хорошей жидкотекучестью, заполнять в формах полости сложной конфигурации. Кроме того, поверхность таких отливок подвергается сложной механической обработке, поэтому оиа должна быть плотной, хорошо чеканиться. Таким требованиям лучше удовлетворяют оловянные броизы. В производстве скульптурных отливок применяют бронзы следующего состава: основные компоненты — 5—7 % олова, 5—7 % цннка, 1—4 % свинца, остальное — медь, прнмеси (ие более) 0,5 % сурьмы, 0,5 % железа, 0,1 % алюминия (всего 1,5 %).
Латунь — сплав меди с цником (до 50 %), часто с добавлением свинца, олова, алюминия н других элементов. Латунь де- 46
шевле бронзы, так как меньше содержит дорогостоящего эле- меНта — олова. Отливки из латуни имеют более плотную структуру, так как сплав менее склонен к образованию газовой пористости. В производстве художественных отливок латуни чаще всего используют для изготовления моделей со сложной поверхностью (для ажурных отливок). Латуни, как и бронзы различают по маркам. В марке латунь обозначается начальной буквой Л, за ней следуют начальные буквы названий компонентов, входящих в состав латуни (А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец и т. д.). После букв в марке стоят цифры, показывающие процентное содержание цинка и других входящих в сплав компонентов. Содержание меди определяется вычитанием из 100 % суммы процентного содержания цинка и других элементов. Например, в латуни марки ЛЦ38Мц2С2 содержится 38 % цинка, 2 % марганца, 2 % свинца, 58 % меди [100 — (38 4- 2 + 2) = = 58 %). Для фасонных отливок наиболее распространенными марками латуней являются ЛЦЗОАЗ, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ16К4.
Алюминиевые сплавы. Чистый алюминий, как н все чистые металлы, в производстве сложных отливок не применяют. В литейном производстве широко используют сплавы алюминия, которые обладают хорошими литейными свойствами, достаточно прочны, имеют малую плотность, хорошо обрабатываются.
Литейные алюминиевые сплавы по химическому составу делятся на группы и марки. В производстве отливок наибольшее применение получила группа сплавов алюминия с кремнием АЛ2, АЛ4, АК9, АЛ9 и АК7, называемых силуминами. Такие сплавы по сравнению с другими обладают лучшими литейными свойствами.
Серый чугун. Медные сплавы благодаря хорошим литейным свойствам и коррозионной стойкости долгое время считались единственно подходящими литейными материалами для производства художественного лнтья. Однако в связи с дефицитностью и высокой стоимостью медных сплавов их применение для изготовления художественных изделий, особенно малой скульптуры, в настоящее время значительно сократилось. Хорошим заменителем медных сплавов в производстве художественных отливок (при дополнительной защите их поверхности от коррозии) является серый чугун. Обладая хорошими технологическими свойствами и низкой стоимостью, серый чугуи в настоящее время является распространенным литейным материалом для архитектурных отливок и малой скульптуры.
Серый чугун представляет собой сплав железа с углеродом и другими элементами (кремнием, марганцем, серой, фосфором). Химический состав серого чугуна, наиболее часто применяемого в производстве художественных отливок, %: 2,5—3,7 С; 0,5— 0,8 Мп; 1,0—2,9 Si; 0,2—1.0 Р; до 0,12 S.
Углерод в твердом чугуне может быть в виде химического соединения с железом —цементита — илн в свободном состоянии
Таблица 12
в виде графита. Цементит —
Механические свойства
твердое, хрупкое соединение
серого чугуна
в изломе белого цвета, обра-
Мерка чугуна
Временное сопротивление, МПа (кгс/мм1)
Твердость по Бринеллю
зуется в чугуне при быстром охлаждении. Чугун с такой структурой по цвету в изломе называют белым. При медлен-
сч to
98 (ГО)
143—220
сч is
147 (15)
163—229
ном охлаждении чугуна углерод
СЧ 18
176(18)
170—229
выделяется в виде пластинок
СЧ 20
СЧ 25
СЧ 30
198 (20)
245 (25)
294 (30)
170—241
180—250
181—255
графита, которые придают сплаву в изломе серый цвет. Чу-
СЧ 35
343 (35)
197—269
гуи с такой структурой назы-
СЧ 40
392 (40)
217—285
вают серым. Ои обладает хоро-
СЧ 45
441 (45)
229—289
ши ми литейными и механическими свойствами (табл. 12), отливки из него легко обраба-
На
тываются.
свойства серого чугуна
существенно влияют и другие
элементы, входящие
в его состав.
Кремний способствует выделению в чугуне углерода в виде графита, понижает температуру его плавления» обеспечивая высокие литейные и технологические свойства.
Марганец действует на свойства чугуна противоположно кремнию, он препятствует выделению в чугуне углерода в виде графита, увеличивая устойчивость цементита. Марганец повышает твердость чугуна и прочность отливок.
Сера, как и марганец, задерживает выделение в чугуне углерода в свободном состоянии. Способствует отбеливанию чугуна, делает его более тугоплавким, снижает жидкотекучесть. Поэтому в чугуне сера считается вредной примесью.
Фосфор в сером чугуне может оказывать и вредное, и полезное влияние. Повышая хрупкость, фосфор снижает механические свойства чугуна. Следовательно, в чугуне для машиностроительных отливок, требующих высокой прочности, значительное содержание фосфора может быть вредной примесью. Фосфор увеличивает жидкотекучесть металла. Следовательно, в чугуне для тонкостенных, со сложной поверхностью отливок, не требующих высокой прочности, повышенное содержание фосфора будет желательным. При изготовлении художественных отливок, особенно ажурных, содержание фосфора в чугуне до 1 % считается полезной примесью, увеличивающей жидкотекучесть расплава и стойкость отливок против коррозии.
Высокопрочный чугун. Обыкновенный серый чугун имеет высокие литейные свойства, хорошо обрабатывается, ио вязкость его низкая; отливки из этого чугуна не выдерживают ударной нагрузки. Это связано с тем, что выделившийся в чугуне свободный углерод имеет форму пластинок, которые являются в металлической основе чугуна надрезами (трещинами).
Содержите, %, хжмяческхх влементов в литейных древесноугольных чугунах
Мерке чугуна
Si
Мп
р
5
Не
5олее
ЛД1
2,26—2,75
0,7—1,20
0,3
0,02
ЛД2
1,76—2,25
0,5-1,00
0,3
0,03
лдз
1,25—1,75
0,5—1,00
0,3
0,03
В настоящее время для получения высокопрочного чугуна применяют модифицирование — введение в жидкий расплав небольшого количества модификаторов — магния, кальция и др. Модифицированный серый чугун называют высокопрочным. Высокая прочность обеспечивается благодаря шаровидной, а не пластинчатой форме графита, как в сером чугуне.
Высокопрочный чугуи, по сравнению с обыкновенным серым, обладает меньшей склонностью к отбелу. Применение такого чугуна при производстве крупных архитектурных отливок (решетки, колонны, тумбы и др.) дает возможность повысить их прочность, сохранив при этом хорошую обрабатываемость.
Ковкий чугуи. Его получают из белого чугуна путем отжига отливок в специальных печах при температуре 950—1000 °C. После такой обработки в отливках из цементита белого чугуна выделяется свободный графит, отливки перестают быть хрупкими, приобретают способность выдерживать ударные нагрузки (свободный углерод в них имеет форму, промежуточную между пластинчатой и шаровидной).
Все чугуны маркируют в зависимости от их механических свойств.
Серый чугун (ГОСТ 1412—85), например марки СЧ 25, расшифровывается следующим образом: буквы СЧ означают серый чугун, а две цифры после них — 25 указывают временное сопротивление при растяжении в кгс/мм8.
Кроме того, литейные чугуны, выплавляемые в доменных печах, в зависимости от рода применяемого прн этом топлива подразделяются на коксовые и древесноугольные (табл. 13).
Древесиоугольиые чугуны по сравнению с чугунами, выплавляемыми иа коксе, обладают меньшей склонностью к отбелу, содержат меньше вредных примесей фосфора и серы. Повышенное содержание серы в коксовых чугунах объясняется ее переходом в процессе плавки из кокса, содержащего до 1,4 % серы.
Применение древесиоугольиых чугунов в производстве художественного литья дает значительное улучшение качества отливок по чистоте поверхности и возможности механической обработки.
Вопросы для повторения
I.2.I.2.ЧтоЧтоКакими свойствами обладают сплавы?
I.
2.
I.
2.
Что
Что
и™ относится к физическим свойствам сплава? относится к механическим свойствам сплава? относится х технологическим свойствам сплава? относится к литейным свойствам сплава?
такое усадка сплава?такое усадка сплава?такое жидкотекучесть сплава?
такое усадка сплава?
такое усадка сплава?
Что Что Что Что Что ЧтоЧто Что Что Что Что Чтоназывают ликвацией сплава?
Что Что Что Что Что Что
Что Что Что Что Что Что
Какие Вы знаете литейные сплавы, применяемые в производстве художественных и архитектурных отливок?
Когда применяют медные сплавы в производстве художественных отливок?
Что такое бронза?
Когда в производстве художественных отливок применяют латунь?
Какой чугун применяют в производстве художественных отливок?
Глава
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ИНСТРУМЕНТЫДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Модельная оснастка
Инструменты и приспособления, используемые в технологическом процессе получения отливки, называют литейной оснасткой. Часть литейной оснастки, необходимой для изготовления литейной формы, составляет формовочный комплект. Инструменты и приспособления, необходимые для получения в форме отпечатка модели и устройства каналов для заполнения полости формы расплавленным металлом, называют модельным комплектом, или модельной оснасткой. В комплект модельной оснастки входят: модель, модельные плиты, стержневые ящики, модели литниковой системы, формовочные и контрольные шаблоны, фасонные плиты для сушки стержней — драйеры.
Модели и требования, предъявляемые к ним
Моделью называют приспособление для получения в литейной форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливаемого изделия. Модель должна удовлетворять следующим требованиям.
Модель должна быть прочной, ие должна разрушаться, изменять свои размеры и форму при уплотнении вокруг нее в опоке формовочной смеси.
Модель должна быть такой, чтобы формовщик мог свободно извлекать ее из формы, ие повредив стенок последней. Для этого модель должна иметь боковые стенки с уклонами. Такие уклоны стенок модели называют формовочными уклонами. Величина формовочных уклонов зависит от материала модели, высоты ее стенок и способов формовки. Внутренние стенки моделей должны иметь большие уклоны, чем наружные, у деревянных моделей они больше, чем у металлических, при ручной формовке больше, чем при машинной.
Модели художественных отливок должны иметь хорошо обработанную, плотную поверхность. В противном случае модель при ее извлечении из формы может разрушить стенки формы.
5)
Кроме того, модели с рисунком иа поверхности должны иметь четкий рельеф с соответствующими формовочными уклонами.
Художественные изделия обычно сложны по своей форме, поэтому их модели должны быть сделаны так, чтобы обеспечивать простоту и легкость процесса изготовления по ним литейных форм. В местах, наиболее трудных для формовки, модели должны иметь разъемы, отъемные части, а для пустотелых отливок — соответствующие знаки для крепления стержней.
Модель художественной отливки должна быть легкой, поэтому модели крупных отливок, для уменьшения их массы, делают пустотелыми. Легкая, правильно изготовленная модель гарантирует хорошее качество изготовляемых по ней форм и отливок, способствует увеличению производительности труда формовщика.
Модель должна иметь такие размеры, чтобы отлитые по ией изделия соответствовали заданным размерам. Дело в том, что прн охлаждении залитого в форму металла происходит уменьшение его объема, а следовательно, и линейных размеров отливки, т. е. происходит усадка отливки. В результате усадки размеры отливки получаются меньше размеров модели. Следовательно, размеры модели должны быть больше размеров отливки на столько, на сколько уменьшатся размеры отливки при охлаждении. Такое увеличение размеров модели против размеров отливки называют припуском иа усадку.
Если отливки художественных изделий подвергают механической обработке, то их размеры при этом уменьшают еще и иа толщину слоя снимаемого с них металла. Поэтому для получения изделия заданных размеров после механической обработки необходимо, чтобы отливка, а значит, и модель имели припуск на обработку.
Таким образом, размеры модели должны быть больше размеров готового изделия иа величины припусков иа усадку и обработку.
Деревянные модели должны быть окрашены, слой краски на модели предохраняет ее от воздействия влаги, улучшает качество поверхности.
Модели следует изготовлять из наиболее дешевых в данных условиях материалов и с наименьшим расходом последних.
Виды моделей
В зависимости от сложности и способа изготовления литейной формы модели художественных и архитектурных отливок могут быть неразъемными, разъемными, с отъемными частями и знаками для пустотелых отливок.
Неразъемные модели. В производстве встречаются художественные отливки, на поверхности которых нет сложных выступов и больших углублений, затрудняющих извлечение их моделей из форм. Такие модели по своей форме представляют собой Б2
Ряс. !•. Крепление отъемных частей на модели и способы извлечения их из формы:Ряс. !•. Крепление отъемных частей на модели и способы извлечения их из формы:а — ушко модели котелка; б — крепление ушка на модели винтом; в — удаление модели ушка из формы; а — крепление отъемной части модели шипом; д — удаление отъемкой части из формыа — ушко модели котелка; б — крепление ушка на модели винтом; в — удаление модели ушка из формы; а — крепление отъемной части модели шипом; д — удаление отъемкой части из формыд»д»
Ряс. !•. Крепление отъемных частей на модели и способы извлечения их из формы:
Ряс. !•. Крепление отъемных частей на модели и способы извлечения их из формы:
а — ушко модели котелка; б — крепление ушка на модели винтом; в — удаление модели ушка из формы; а — крепление отъемной части модели шипом; д — удаление отъемкой части из формы
а — ушко модели котелка; б — крепление ушка на модели винтом; в — удаление модели ушка из формы; а — крепление отъемной части модели шипом; д — удаление отъемкой части из формы
д»
д»
точные копии отливаемых изделий и называются неразъемными.
Разъемные модели. Модели более сложных отлнвок, боковые стенки которых имеют наклоны в разных направлениях, нельзя извлечь из формы, не повредив ее стенки. Поэтому модели таких отливок делают разъемными, линия их разъема должна проходить в плоскости разъема формы. В этом случае части модели извлекают из формы отдельно: одну — из верхней полуформы, другую— из нижней. Части разъемной модели при формовке соединяют между собой шипами. Обычно шипы укрепляют на плоскости разъема верхней половины модели, в нижней половине (соответственно размерам и расположению шипов верхней) делают гнезда. Шипы должны входить в гнезда так, чтобы части модели не могли смещаться одна относительно другой. Смещение частей модели влечет за собой брак отливки — перекос. Такой брак часто встречается у крупных архитектурных отливок (решеток, колонн, поручней, балясин), когда шипы, как и саму модель, делают деревянными. Для предупреждения подобного недостатка в моделях крупных отливок соединительные шнпы и гиезда лучше делать металлическими.
Модели с отъемными частями. На практике часто встречаются отлнвки, у которых выступающие части расположены так, что они мешают свободному извлечению модели из формы. Для удобства изготовления литейной формы выступающие иа боковой поверхности модели части делают отъемными, а модели в целом называют моделями с отъемными частями. Крепление отъемных частей иа поверхности модели и способы извлечения их из формы показаны на рис. 19. Отъемные части на модели делают так, чтобы при извлечении модели из формы или снятии формы с нее отъемные части могли оставаться в форме. Затем их извлекают из формы, используя освободившееся от моделей пространство в полости формы.
Существуют следующие способы крепления отъемных частей на модели: шпильками, винтами или шипами в виде «ласточкина хвоста».
Модели для пустотелых отливок. На рис. 20 изображена модель для отливки подставки. В отличие от модели массивной отливки эта модель с торцов имеет специальные выступы, необходимые для образования в форме гнезд—знаков, куда вставляется песчаный стержень, образующий внутреннюю полость отливки.
Число знаков и их расположение на модели для пустотелой отливки зависит от конфигурации ее полости. Когда полость в отливке имеет выход с двух сторон (втулки, трубы, колонны и т. д.), знаки иа модели делают также с двух сторон. Если полость в отливке выходит с одной стороны, соответственно и знак на модели делают с одвой стороны. Форма и размеры знаков на модели должны соответствовать форме и размерам знаков стержня, вставляемого в форму, с небольшим зазором для удобства его установки.
В отливке художественных изделий типа бюстов и статуэток внутренние полости часто не имеют выхода иа поверхность (глухие полости). Поэтому знаки и а таких моделях нельзя делать большими, так как это приводит к разрушению поверхности отливки. На моделях отливок с глухими полостями диаметр знаков делают равным диаметру каркаса стержня.
Материалы для изготовления моделей
Деревянные модели. Для изготовления таких моделей используют древесину следующих пород деревьев: сосны, березы, бука, груши, ореха. Сосна вследствие значительного содержания в ней смолистых веществ мало впитывает влагу и меньше подвержена короблению, поэтому ее применяют в основном для моделей крупных архитектурных отлнвок, не имеющих иа поверхности тонких украшений. Такие модели в процессе формовки продолжительное время находятся в сырой формовочной смеси, больше подвержены воздействию влаги, чем модели малых размеров. Модели, при изготовлении которых требуется их обработка иа токарных станках, чаще всего делают из березы, так как она обладает большой прочностью, легко обрабатывается на станке. Деревянные модели от продолжительного соприкосновения с сы- 54
рой формовочной смесью разбухают, а при высыхании коробятся и трескаются. При формовке их острые кромки быстро изнашиваются, теряют четкость формы, на поверхности появляются вмятины, и модель становится иепригодиой для дальнейшей работы. Особенно быстро изнашиваются модели с резной поверхностью, мелкими выступами и с незначительной толщиной стенок. Такие модели при многократном использовании требуют частого ремонта или замены новыми. Изготовление нескольких деревянных моделей повышает стоимость отливок, поэтому при массовом производстве применение деревянных моделей невыгодно.
Металлические модели. При изготовлении большого числа литейных форм удобнее и выгоднее применять металлические модели, которые изготовляют из чугуна, бронзы, латуни, алюминиевых сплавов. Металлические модели по сравнению с деревянными имеют ряд преимуществ: ие коробятся, хорошо сохраняют свою форму, имеют прочную, чистую поверхность и значительно большую долговечность.
Металлические модели гарантируют длительное сохранение воплощенного в них оригинала художественного произведения. Например, известный Каслинский завод художественного литья иа Урале располагает металлическими моделями, изготовленными более 80 лет назад.
Чугунные модели. Чугун является дешевым и в то же время достаточно прочным материалом, поэтому чугунные модели нашли широкое применение. Из чугуна изготовляют большие простые модели, не имеющие на поверхности мелких выступов (модели садовых решеток, поручней, постаментов, колонн, скульптурных групп).
Применение чугуна для изготовления мелких со сложной поверхностью моделей художественных отливок ограничивается тем, что чугун хрупкий, поверхности сложных моделей, изготовляемых из него, быстро выкрашиваются. Кроме того, чугуи подвержен коррозии и плохо паяется.
В настоящее время в практике литейных цехов известны способы обработки поверхностей моделей, позволяющие уменьшить влияние некоторых отрицательных факторов. Например, для уменьшения коррозии чугунные модели рекомендуется выдерживать в кислотной ванне в течение 10—15 ч с последующей промывкой в известковой воде, сушкой и тщательной протиркой. Для получения чистой и гладкой поверхности модели нагревают до 30—40 °C, натирают в три приема воском или олифой. После остывания поверхность модели зачищают мелкой шлифовальной шкуркой и протирают. Получить хорошую поверхность чугунной модели можно и путем трехкратного натирания ее густым щелочным лаком и тщательной зачистки мелкой шлифовальной шкуркой после высыхания.
Латунные и бронзовые модели. Латунь и бронза являются лучшими материалами для изготовления мелких
66
Модели для пустотелых отливок. На рис. 20 изображена модель для отливки подставки. В отличие от модели массивной отливки эта модель с торце® имеет специальные выступы, необходимые для образования в форме гнезд—знаков, куда вставляется песчаный стержень, образующий внутреннюю полость отливки.
Число знаков и их расположение на модели для пустотелой отливки зависит от конфигурации ее полости. Когда полость в отлнвке имеет выход с двух сторон (втулки, трубы, колонны и т. д.), знаки на модели делают также с двух сторон. Если полость в отливке выходит с одной стороны, соответственно и знак на модели делают с одвой стороны. Форма н размеры знаков на модели должны соответствовать форме и размерам знаков стержня, вставляемого в форму, с небольшим зазором для удобства его установки.
В отливке художественных изделий типа бюстов н статуэток внутренние полости часто не имеют выхода на поверхность (глухие полости). Поэтому знаки на таких моделях нельзя делать большими, так как это приводит к разрушению поверхности отливки. На моделях отливок с глухими полостями диаметр знаков делают равным диаметру каркаса стержня.
Материалы для изготовления моделей
Деревянные модели. Для изготовления таких моделей используют древесину следующих пород деревьев: сосны, березы, бука, груши, ореха. Сосна вследствие значительного содержания в ией смолистых веществ мало впитывает влагу и меньше подвержена короблению, поэтому ее применяют в основном для моделей крупных архитектурных отливок, не имеющих на поверхности тонких украшений. Такие модели в процессе формовки продолжительное время находятся в сырой формовочной смеси, больше подвержены воздействию влаги, чем модели малых размеров. Модели, при изготовлении которых требуется их обработка на токарных станках, чаще всего делают из березы, так как она обладает большой прочностью, легко обрабатывается на станке. Деревянные модели от продолжительного соприкосновения с сы- 54
рой формовочной смесью разбухают, а при высыхании коробятся £ трескаются. При формовке их острые кромки быстро изнашиваются, теряют четкость формы, иа поверхности появляются вмятины, и модель становится непригодной для дальнейшей работы. Особенно быстро изнашиваются модели с резной поверхностью, мелкими выступами и с незначительной толщиной стенок. Такие модели при многократном использовании требуют частого ремонта или замены новыми. Изготовление нескольких деревянных моделей повышает стоимость отливок, поэтому при массовом производстве применение деревянных моделей невыгодно.
Металлические модели. При изготовлении большого числа литейных форм удобнее и выгоднее применять металлические модели, которые изготовляют из чугуна, бронзы, латуни, алюминиевых сплавов. Металлические модели по сравнению с деревянными имеют ряд преимуществ: не коробятся, хорошо сохраняют свою форму, имеют прочную, чистую поверхность и значительно большую долговечность.
Металлические модели гарантируют длительное сохранение воплощенного в них оригинала художественного произведения. Например, известный Каслинский завод художественного литья на Урале располагает металлическими моделями, изготовленными более 80 лет назад.
Чугунные модели. Чугун является дешевым и в то же время достаточно прочным материалом, поэтому чугунные модели нашли широкое применение. Из чугуна изготовляют большие простые модели, не имеющие на поверхности мелких выступов (модели садовых решеток, поручней, постаментов, колонн, скульптурных групп).
Применение чугуна для изготовления мелких со сложной поверхностью моделей художественных отливок ограничивается тем, что чугун хрупкий, поверхности сложных моделей, изготовляемых из него, быстро выкрашиваются. Кроме того, чугун подвержен коррозии и плохо паяется.
В настоящее время в практике литейных цехов известны способы обработки поверхностей моделей, позволяющие уменьшить влияние некоторых отрицательных факторов. Например, для уменьшения коррозии чугунные модели рекомендуется выдерживать в кислотной ванне в течение 10—15 ч с последующей промывкой в известковой воде, сушкой и тщательной протиркой. Для получения чистой и гладкой поверхности модели нагревают До 30—40 °C, натирают в три приема воском или олифой. После остывания поверхность модели зачищают мелкой шлифовальной шкуркой и протирают. Получить хорошую поверхность чугунной модели можно и путем трехкратного натирания ее густым щелочным лаком и тщательной зачистки мелкой шлифовальной шкуркой после высыхания.
Латунные и бронзовые модели. Латунь и бронза являются лучшими материалами для изготовления мелких
Б5
и сложных моделей художественных отлнвок. Латунные н бронзовые модели не ржавеют, хорошо воспринимают и сохраняют чеканку на их поверхности. Хорошо обработанные латунные и бронзовые модели имеют чистую, гладкую н плотную поверхность. В процессе формовки к поверхности таких моделей формовочная смесь не прилипает.
Модели хорошо вынимаются из формы, оставляя на ее стенках чистый и ясный отпечаток. Эта особенность бронзовых и латунных моделей позволяет применять сложный способ изготовления литейных форм — кусковую формовку. Кроме того, такие модели хорошо паяются, что дает возможность изготовлять из них сложные модели по частям и после окончательной их отделки собирать. Из латуни и бронзы обычно делают модели небольших ажурных н кабинетных отливок, а также модели, которые необходимо хранить продолжительный срок.
Алюминиевые модели. Преимуществом моделей из алюминиевых сплавов по сравнению с другими металлическими моделями является их незначительная масса. Кроме того, алюминиевые модели, как и латунные, не ржавеют, поэтому их часто применяют в современном литейном производстве. К недостаткам алюминиевых моделей следует отнести меньшую, чем у моделей нз чугуна, латуни и бронзы, твердость поверхности. Поэтому поверхность их быстро изнашивается, на ней остаются следы наколов формы вентиляционной иглой, а при кусковой формовке— следы подрезки кусков. Ремонтировать и восстанавливать алюминиевые модели трудно, так как алюминий плохо поддается пайке. Этот недостаток алюминиевых сплавов ограничивает возможности их широкого применения прн изготовлении моделей художественных отливок.
В производстве архитектурных отливок, имеющих по сравнению с кабинетными и статуарными менее сложную форму и поверхность, применение алюминиевых моделей сокращает трудоемкость процесса формовки. Твердость алюминиевых моделей повышается при изготовлении нх из алюминия с примесью 6—7 % меди и 7—8 % цинка.
Гипсовые модели. Начальным этапом изготовления отливки художественного изделия является, как правило, лепка скульптором его оригинала. В качестве основного материала для изготовления оригинала скульптуры используют пластилин, воск илн глину. Эгн материалы наиболее удобны при лепке.
Однако пластилин, воск н глина недостаточно прочны и не могут быть хорошим материалом для моделей. Поэтому оригиналы художественных отливок, используемые как модели, создают при формовке большие неудобства и часто разрушаются. В этом случае можно лишиться дорогостоящего оригинала, не получив отливкн. Во избежание этого формовку по оригиналам выполняют в исключительных случаях н только высококвалифицированные мастера.
Значительно удобнее, если оригинал выполнен из гнпса. Гипсовый оригинал прочнее, чем восковой и пластилиновый, он не оплавляется при повышенной температуре окружающей среды. Кроме того, он значительно легче. Прочность гипсового оригинала позволяет не только свободно его транспортировать, но н изготовлять по нему небольшое число литейных форм. Поэтому а производстве художественных литых изделий гипсовые оригиналы часто используют как модели.
Преимущество гипсовых моделей в производстве художественного литья заключается в том, что их можно быстро и легко изготовить. Кроме того, они легки, имеют чистую и гладкую поверхность и по сравнению с другими видами моделей художественных отлнвок дешевы. Недостатки гипсовых моделей — малая по сравнению с металлическими моделями прочность, низкая твердость поверхности, что ограничивает их применение при кусковой формовке.
Восковые и парафино-стеариновые модели. Сложность изготовления литейной формы художественной отливки заключается прежде всего в процессе удаления модели из формы. Если изго- товить модель сложной художественной отливки такой, чтобы при удалении ее из формы форму можно было не разбирать, то процесс изготовления литейной формы не представлял бы большой трудности. Такими моделями при производстве художественных отлнвок с давних пор являлись модели, изготовленные из воска. Восковая модель ааформовывалась и ие извлекалась из формы (для получения в ней полости), как обычная модель, а выплавлялась в процессе нагрева при сушке формы. Такие модели получили название выплавляемых моделей.
Применение восковых моделей упрощает процесс изготовления литейной формы для получения скульптур, улучшает качество поверхности отливки (нет швов, образующихся на отливках при кусковой формовке). Кроме того, сокращается процесс сборки отливкн, так как скульптура отливается в форме целиком.
К недостаткам восковых моделей скульптур относится высокая стоимость отливаемых по ним отливок нз-за большой продолжительности процесса изготовления литейной формы. Литейная форма, например, конной статуи Петра Первого изготовлялась по восковой модели в течение года, ие считая времени изготовления самой модели. Поэтому такие восковые модели не нашли широкого применения. В серийном производстве кабинетных художественных отливок применяют выплавляемые модели из парафино-стеа ри новых составов, изготовляемые в пресс-формах.
Пенополистироловые модели. В современных литейных цехах применяют модели, которые удаляются из формы путем плавления н газификации их при контакте с заливаемым металлом или выжигания при 350—400 °C. Газифицируемые модели изготовляют из пенополистирола, представляющего собой ячеистый пластик с несообщающимися между собой ячейками, заполненными газом.
Б7
Такая структура образуется при вспенивании гранул полистирола.
Для изготовления моделей применяют пенополистирол двух видов: в виде гранул и блоков (пенопласт). Модели из гранул полистирола приготовляют путем вспенивания их в пресс-формах при нагревании до температуры 100 °C. Пенопласт хорошо обрабатывается на деревообрабатывающих станках, режется ножом, склеивается декстрином, столярным клеем, сваривается прн 130— 150 °C- Такие свойства пенопласта позволяют изготовлять из него модели в несколько раз быстрее, чем из дерева.
Применение моделей из пенополистирола упрощает процесс изготовления литейной формы, сокращает расход металла на прибыли, увеличивает точность отливки в результате отсутствия разъема литейной формы и литейных уклонов на модели. Использование таких моделей позволяет получать из чугуна и цветных сплавов сложные и крупные отливки массой от нескольких килограммов до 30 т.
Пластмассовые модели. В современных условиях литейного производства для изготовления моделей широкое применение получили пластические массы. В качестве материалов для изготовления пластмассовых моделей используют специальные составы, называемые компаундами, состоящие нз эпоксидной смолы, полиэтнлен-полиамина, дибутилфталата с добавкой в качестве наполнителя маршаллита и опилок. Модели из пластмасс прочны, не коробятся, находясь во влажной среде, не разбухают, имеют чистую, гладкую поверхность, легко ремонтируются. В производстве художественного литья пластмассовые модели используют для отливки небольших изделий с гладкой поверхностью (постаменты, розетки, детали чернильных приборов и т. п.).
Изготовление моделей
Модель является основным приспособлением для изготовления литейной формы, н от того, как она будет сделана, будут зависеть удобство, простота н скорость изготовления литейных форм, стоимость и качество получаемых отливок. Поэтому в современном литейном производстве изготовлением моделей занимаются специальные модельные цеха, оснащенные необходимым оборудованием.
Изготовление деревянных моделей. Дерево содержит >50 % влаги и, теряя ее при высыхании, коробится и трескается. Чтобы избежать коробления, деревянные модели изготовляют не из целого куска дерева, а нз специальных заготовок. Такие заготовки получают путем склеивания отдельных узких досок, причем так, чтобы направление волокон одной не совпадало с направлением волокон другой. В этом случае коробление одной доски как бы уравновешивается короблением другой. Если склеить несколько таких досок, положенных друг на друга (рис. 21, б), коробление
0150
Рже. II. Нжготожмжже деревянной ееоделж голоям волонжт а — чертеж жздынж; 6 — мготовкж для модели; в — модель
модели, изготовленной нз такой заготовки, может быть очень малым. Затем заготовку обрабатывают вручную или на станке до получения модели нужных размере® и формы. В зависимости от числа предполагаемых отливок деревянные модели изготовляют по трем классам прочности.
По первому классу прочности изготовляют модели при серийном производстве отливок. Такие модели делают из выдержанной древесины твердых пород дерева. Для увеличения прочности быстро изнашивающиеся части моделей делают из металла или облицовывают металлическими пластинами. По второму классу прочности изготовляют модели для производства небольших партий изделий. Такие модели делают из более дешевых, мягких пород дерева. По третьему классу прочности изготовляют модели для разовых отливок.
Рассмотрим порядок изготовления деревянной модели. Модельщик получает чертеж готового изделия (рис. 21, а) с указанием на нем необходимых допусков и мест механической обработки. Руководствуясь размерами чертежа, модельщик на специальном деревянном щитке (модельный щнток), по возможности в натуральную величину, делает чертеж будущей модели, учитывая при этом усадку металла, из которого будет отливаться изделие. Припуск на усадку зависит от рода применяемого сплава.
Серый чугун имеет линейную усадку 0,7—1,3 %, алюминиевые сплавы 0,9—1,4 %, медные сплавы 1,25—2,4 %.
При выполнении чертежа модели модельщик каждый размер, показанный на чертеже изделия, увеличивает на чертеже модели на величину припуска на усадку, при этом он не делает никаких вычислений, а пользуется специальным усадочным ме- тром. Например, усадочный метр для изготовления моделей чугунных отливок больше нормального метра на 1 %, латунных и бронзовых отливок — иа 1,5 %. Далее модельщик, учитывая способ формовки, намечает плоскость разъема модели, отъемные части, а также расположение и величину знаков. Затем он делает на стейках модели формовочные уклоны, устанавливает припуск на механическую обработку. Когда чертеж на щитке готов, мо-
Рже. 29. Процесс жзготовленжж ыетиимческой модели котелка: а — чертеж изделия; б — заготовка модели: ■ — вытачивание внутренней частя модели; е — обтачивание наружной поверхности
делыцнк подбирает соответствующие породы дерева и размеры досок, склеивает из них, как указывалось ранее, заготовку и, руководствуясь размерами чертежа модели, обрабатывает заготовку вручную или на станке.
Затем тщательно проверяет размеры изготовленной модели, легкость разъема частей, наличие формовочных уклонов, галтелей, соответствие размеров знаков размерам знаков стержневых ящиков, если модель приготовлялась для отливки пустотелого изделия. Поверхность готовой модели окрашивают. Слой краски предохраняет поверхность модели от разбухания и делает ее более гладкой. Кроме того, по цвету окраски модели формовщик может определить, где находятся на модели знаки, какая поверхность отливки должна быть особенно чистой, из какого сплава должна отливаться отливка. С этой целью условно принято поверхность деревянных моделей красить: для получения чугунных отливок — в красный цвет, для стальных — в серый, для отливок нз цветных металле» — в желтый, знаки на всех моделях — в черный цвет. Готовые модели н стержневые ящики к ннм маркируют и в комплекте с их частями и моделями литниковой системы сдают на склад для хранения (до поступления их и а формовку в цех).
Изготовление металлических моделей. Процесс состоит из двух этапов. Первый включает работы по изготовлению деревянной модели — заготовки будущей модели. Второй этап — это изготовление из отлитой по деревянной модели заготовки самой металлической модели путем обработки заготовки на станках или вручную. Деревянную модель заготовки модельщик делает с припусками на механическую обработку модели и изделия и усадку металла модели и изделия. После изготовления деревянной модели по ней из нужного для будущей металлической модели металла отливают заготовку. Рассмотрим процесс изготовления металлической модели отливки детской игрушки «Котелок» (рис. 22). 60
Металлическую заготовку модели (рис. 22, 6) токарь-модельщик укрепляет в патроне токарного станка (рнс. 22, б). Для удобства установки на станок заготовку отливают с кольцевым приливом. Затем модельщик вытачивает внутреннюю часть модели, пользуясь при этом для проверки профиля специальным шаблоном, имеющим внутренние размеры модели.
Обработав внутреннюю поверхность модели, токарь переворачивает ее н снова укрепляет на станке (рис. 22, г); прн этом обработанная сторона заготовки прижимается к деревянному щитку, укрепленному в патроне станка, пинолью задней бабки станка. Установив заготовку таким образом, модельщик обтачивает ее наружную поверхность, постепенно срезая кольцевой прилив. Чтобы выдержать заданную толщину стенки, токарь в процессе работы периодически контролирует толщину стенки изготовляемой модели, пользуясь при этом специальным кронциркулем со шкалой. Таким образом, модельщик обрабатывает заготовку до получения правильного профиля и необходимой толщины стенкн модели.
От токаря модель поступает в слесарное отделение, где слесарь-модельщик окончательно ее отделывает. В процессе слесарной обработки на поверхности модели заделывают отверстие, сделанное в процессе токарной обработки для центра пиноли задней бабки. После этого изготовляют по чертежу отъемные части модели — ушки, как показано на рис. 19, а, б. Готовую модель хорошо зачищают и маркируют. Металлические модели сложных художественных отливок (фигуры человека, животных, птиц и др.) изготовляют в той же последовательности, но механически обрабатывают в основном вручную. Для этого по оригиналу изделия из соответствующего материала отливают заготовку модели или ее части. Затем полученную заготовку тщательно обрабатывают по оригиналу (эталону) изделия. В процессе обработки у моделей делают необходимые разъемы, изготовляют и крепят отъемные части. Чеканкой восстанавливают четкость рисунка на поверхности модели (волосы на голове статуи, шерсть на крупе животных, жилки на листцях цветка, трава на постаменте и т. д.). Затем модель тщательно сверяют с оригинале*! и направляют в производство.
Изготовление гипсовых моделей. В зависимости от сложности формы отливаемого изделия существует несколько способов изготовления гипсовой модели. Ее можно изготовить способом отливки в черновой гипсовой форме, в кусковой гипсовой форме с клеевой оболочкой (клеевой форме) и с помощью шаблоне® вращения или протягивания. В черновых формах отливают гипсовые модели типа барельефов (рис. 23).Для этого оригинал изделия,выполненный на щитке из пластилина, воска или глины, смазывают тонким слоем жира и наносят на него глину, образуя барьерчик или рамку в виде опоки (рис. 23, о). На поверхность оригинала наносят слой подкрашенного раствора гипса, затем рамку до
Г)Рис. 28. Изготовление гипсовой модели ■ черновой форме:Г)Рис. 28. Изготовление гипсовой модели ■ черновой форме:а — получение оригинала; 6 — удаление оригинала из формы: в — заливка гипсовой формы; г — удаление гипсовой модели жз формыа — получение оригинала; 6 — удаление оригинала из формы: в — заливка гипсовой формы; г — удаление гипсовой модели жз формыв глиняную постель. Нав глиняную постель. Накраев заполняют раствором обыкновенного гипса. После затвердевания гипса рамку переворачивают, оригинал удаляют н получают таким образом гипсовую форму (рис. 23, б).
Г)
Рис. 28. Изготовление гипсовой модели ■ черновой форме:
Г)
Рис. 28. Изготовление гипсовой модели ■ черновой форме:
а — получение оригинала; 6 — удаление оригинала из формы: в — заливка гипсовой формы; г — удаление гипсовой модели жз формы
а — получение оригинала; 6 — удаление оригинала из формы: в — заливка гипсовой формы; г — удаление гипсовой модели жз формы
в глиняную постель. На
в глиняную постель. На
Полость полученной формы промывают от остатков удаленного оригинала н заливают раствором модельного гипса (рнс. 23, в). После затвердевания гипса форму ломают, извлекая из нее гипсовую отливку модели (рис. 23, г). Для получения хорошей поверхности модели гипсовую отливку хорошо зачищают и лакируют.
Достоинством описанного способа получения гипсовой модели является простота, недостатком — разрушение оригинала при изготовлении модели. Поэтому применение черновых форм удобно лишь для отливки несложных, недорогих моделей. Для сохранения оригинала и повторного использования гипсовой формы гипсовые модели объемных и более сложных по форме изделий (бюсты) отливают в кусковых формах. Для изготовления кусковой гипсовой формы оригиналы смазывают тонким слоем состава, приготовленного на основе керосина и стеарина, и укладывают по линии разъема формы
поверхности оригинала выполняют отдельные куски нз полугустого гипса, подрезая нх знаковые части так, чтобы каждый из кусков мог хорошо сниматься с оригинала, не повреждая отпечатка.
На поверхности стыковки кусков с формой для удобства сборки делают знаки (замки) в виде выступов и углублений. Во избежание коробления и расширения кусков раствор гнпса готовят на известковой воде. Для удобства снятия кусков с поверхности оригинала в куски при формовке вставляют проволочные петли. После заполнения всей необходимой поверхности оригинала гипсовыми кусками наружную поверхность кусков смазывают разделительным составом н покрывают общим слоем гипса толщиной не менее 4 см, образующим кожух — опоку формы. Затем в таком же порядке заделывают обратную сторону оригинала. В плоскостях соединения кожухов устраивают знаки — замки. После сушкн в течение 24 ч форму разбирают, сначала сни-
Рис. 24. Процесс изготовления гипсовой подели но шаблону:Рис. 24. Процесс изготовления гипсовой подели но шаблону:а — изделие: б —• приспособление для вращения шаблона; • — глиняный болеем; а — заточка болване; д — заточка гипсовой модели; а —■ съем гипсовой моделиа — изделие: б —• приспособление для вращения шаблона; • — глиняный болеем; а — заточка болване; д — заточка гипсовой модели; а —■ съем гипсовой модели
Рис. 24. Процесс изготовления гипсовой подели но шаблону:
Рис. 24. Процесс изготовления гипсовой подели но шаблону:
а — изделие: б —• приспособление для вращения шаблона; • — глиняный болеем; а — заточка болване; д — заточка гипсовой модели; а —■ съем гипсовой модели
а — изделие: б —• приспособление для вращения шаблона; • — глиняный болеем; а — заточка болване; д — заточка гипсовой модели; а —■ съем гипсовой модели
мают кожух, затем куски, укладывая их на соответствующие места по знакам в снятых кожухах. Внутреннюю поверхность кусков смазывают, кожухи соединяют и скрепляют. Затем в полость полученной гипсовой формы заливают раствор модельного гипса.
После затвердевания гипса кусковую форму в отличие от черновой при извлечении из нее отливки не ломают, а разбирают и сохраняют для следующих отливок. Гипсовую модель обрабатывают. На ее поверхности зачищают швы, получившиеся по границам гипсовых кусков формы. Для получения гладкой поверхности модели и устранения возможности впитывания ею влаги модель лакируют.
Аналогично в кусковых формах отливают гипсовые модели статуй. Для удобства отлнвки оригинал скульптуры делят на части, каждую из которых отливают в отдельных формах. Крупные модели для уменьшения массы отливают пустотелыми.
Гипсовые модели архитектурных отливок часто изготовляют с помощью шаблонов вращения или протягивания. На рис. 24, a показан пример изготовления гипсовой модели крышки мостовой тумбы. Приспособлением для вращения шаблона является металлический стол / (рнс. 24, б), в Центре которого расположена муфта с коническим отверстием для шпинделя 2. На шпиндель надеваются опорное кольцо 3 и рукав 4, к которому крепится шаблон 5 модели. На поверхности стола по окружности расположены остроконечные шпильки 6, чтобы обрабатываемая на столе модель при вращении шаблона не сдвигалась с места.
Процесс изготовления модели состоит в следующем. Поверхность стола смазывают маслом, чтобы в дальнейшем модель легко
63
♦ V♦ VРже. 18. Пржепособлежве ддя жзготожжения гипсовой модели С ПОМОЩЬЮ протяжного шаблона:о — профиль модели; б — протяжной шаблон с прнсао- соблежнем для протяженРже. 18. Пржепособлежве ддя жзготожжения гипсовой модели С ПОМОЩЬЮ протяжного шаблона:о — профиль модели; б — протяжной шаблон с прнсао- соблежнем для протяжен
♦ V
♦ V
Рже. 18. Пржепособлежве ддя жзготожжения гипсовой модели С ПОМОЩЬЮ протяжного шаблона:
о — профиль модели; б — протяжной шаблон с прнсао- соблежнем для протяжен
Рже. 18. Пржепособлежве ддя жзготожжения гипсовой модели С ПОМОЩЬЮ протяжного шаблона:
о — профиль модели; б — протяжной шаблон с прнсао- соблежнем для протяжен
снималась с него. Вокруг шпинделя, установленного в муфте, плотно набивают глиняный болван (рис. 24, в), поверхность которого обливают раствором гипса. На шпиндель надевают опорное кольцо в рукав с шаблоном В, сделанным по размерам внутреннего профиля модели. Выверив положение шаблона по высоте, затачивают болваи (рис. 24, г) и сушат его. Просушенный болван хорошо зачищают шлифовальной шкуркой, смазывают маслом и обкладывают тестообразным раствором гипса. На шпиндель надевают рукав с шаблоном Н, сделанным по размерам наружного профиля модели, после чего затачивают тело модели (рис. 24, д). Поверхность модели обливают жидким раствором гипса и окончательно обрабатывают шаблоном. После затвердевания слоя гипса шпиндель с шаблоном удаляют, легко постукивая по столу, снимают гипсовую модель с болвана (рис. 24, е).
С помощью протяжных шаблонов можно изготовлять модели для отливок, форма которых не представляет собой тела вращения, используя при этом приспособление для протягивания шаблона (рис. 25).
§ в. Модельные плиты
При массовом производстве отливок формовщику в процессе изготовления литейных форм с несколькими моделями приходится постоянно повторять одни и те же операции. Перед набивкой каждой опоки он должен раскладывать на подмодельной плите модели, в процессе отделки формы — прорезать к каждой из них питатели, вынимать из формы каждую модель в отдельности. Повторение таких операций при формовке создает неудобства в работе и отнимает у формовщика много времени. Можно значительно упростить работу формовщика, если все модели прикрепить к подмодельной плите вместе с моделями литниковой системы. В этом случае при отделке формы все модели можно вынимать одновременно, а не отдельно каждую. Операции выполнения литниковой системы в форме упраздняются. Такие плиты с прикрепленными к их поверхности моделями изделия и литниковой системы называют модельными плитами.
В процессе изготовления литейных форм применять модельные плиты выгодно: не только экономится время, сокращаются некоторые операции, ио и представляется возможность улучшить качество отливок. Объясняется это тем, что при формовке по отдельным моделям формовщик перед извлечением модели из формы, 84
ее стенок, смачивает края формы водой,ее стенок, смачивает края формы водой,
ее стенок, смачивает края формы водой,
ее стенок, смачивает края формы водой,
Рве. 26. Модельные iwitmi 0 »— односторонняя; б — дву- (»оронняя; t — реверс»«нная. t — литейная форме, изготовленная по реверсивной модельной плнто
чтобы избежать обрыва
увеличивая влажность формы. Излишек влаги в форме приводит к образованию газовых раковин в отливке или к отбеливанию ее тонких частей. При формовке по модельным плитам такого явления не происходит, так как форма при извлечении модели не сма
чивается.
При формовке обычным способом правильность устройства в форме литниковой системы зависит от опыта формовщика. Применение модельной плиты исключает операцию вырезания в форме элементов литниковой системы вручную, что повышает точность их выполнения, так как на плите вместе с моделями укреплена и модель литниковой системы, рассчитанная в соответствии с размерами и формой отливаемого изделия. Кроме того, формовка по модельным плитам исключает возможность получения отливок, разных по размерам и массе, что может быть при формовке по отдельным моделям, когда формовщик для удобства извлечения моделей из формы расталкивает каждую модель в отдельности и часто по-разному. Поэтому модельные плиты в современных условиях художественного и архитектурного литья получили широкое применение.
Виды модельных плнт. В зависимости от сложности моделей н расположения их на плите модельные плиты бывают односторонние и двусторонние. Односторонними модельными плитами называют такие, на которых модели расположены на одной стороне (рис. 26, а). В производстве художественных отливок одиосторон- нне плиты применяют для формовки простых (неразъемных) моделей.
При монтировании на плнте разъемной модели одну из ее частей располагают на одной стороне модельной плиты, вторую — на обратной стороне плиты соответственно расположению первой. Модельные плнты, на которых модели расположены с обеих сторон, называют двусторонними модельными плитами (рис. 26, б).
Разновидностью односторонних модельных плит являются реверсивные модельные плиты (рнс. 26, в). На их одной стороне помещают обе части разъемной модели. Верхние части модели располагают в одной (правой) части плнты, а ннжние — в другой (левой) части. На реверсивной модельной плите формуют как верхнюю, так и нижнюю опоки. При сборке формы верхнюю опоку устанавливают на нижнюю, повернув ее на 180° в горизонтальной Плоскости. Благодаря сп-?и:;альному расположит ню частей модели
3 Зотов Б. Н.
на плите их отпечатки при установе опок совпадают, образуя соответствующую профилю модели полость формы (рис. 26, г).
Модели литниковой системы на реверсивных плитах, как правило, не располагают, так как каждая набитая на плите опока может быть н верхней и нижней. Можно использовать отъемные модели литниковой системы для иижией и верхней опок. В этом случае при набнвке нижней опокн в соответствующем месте между моделями ставят модель питателей, а при набивке верхней опоки— модели шлакоуловителя н стояка.
Изготовление модельных плит
По способу изготовления модельные плиты делятся на моно лнтные и сборные.
Монолитными или литыми называют плиты, модели которых представляют с ними одно целое. Плиты, на которых укреплены отдельно изготовленные модели, называют сборными. Монолитные модельные плиты чаще всего отливают в виде двусторонних плит из чугуна или сплава алюминия.
В зависимости от сложности располагающихся на плитах моделей существуют несколько способов их изготовления. Один из способов формовки модельных плит состоит в следующем Для изготовления литейной формы плиты применяют три опоки. Высота средней опокн должна быть такой, чтобы свободно вмещать отливку плиты с литниковой системой. Для отливки моделей, которые будут расположены на модельной плите, изготовляют деревянные или гипсовые промодели с двойным припуском — на усадку и обработку.
Изготовленные промоделн заформовывают в двух опоках, без средней (рнс. 27, а). На плоскость разъема ннжней опоки укладывают деревянную рамку, наружные размеры и форма которой соответствуют размерам и форме отливаемой модельной плиты. На ннжнюю опоку с уложенной рамкой устанавливают среднюю опоку. Пространство между стенками опоки и рамкой заполняют формовочной смесью и уплотняют ее (рис. 27, б). Излишек смеси срезают вровень с краями опоки н рамки. В набитой средней опоке прорезают литниковую систему, после чего модели и рамку удаляют, части формы припыливают и собирают для заливки (рис. 27, в). Отливку плнты очищают от песка н обрабатывают. В процессе механической обработки чеканят рисунки поверхности моделей, сверлят отверстия для штырей опоки. Отверстия для штырей опоки при продолжительном сроке службы модельной плиты изнашиваются и плнта начинает качаться на штырях опоки, что приводит к браку отливок (перекос). Чтобы избежать этого, в отверстия плиты ввертывают или впрессовывают специальные сменные центрирующие втулки с отверстиями. Готовая модель плиты показана на рнс. 27, г
ririсборной модельнойсборной модельнойРис. 28. Изготовление соиу=гис*плитыРис. 28. Изготовление соиу=гис*плитыИзготовление монолитной модельной плитыИзготовление монолитной модельной плитыРис. 27.
ri
ri
сборной модельной
сборной модельной
Рис. 28. Изготовление соиу=
гис*плиты
Рис. 28. Изготовление соиу=
гис*плиты
Изготовление монолитной модельной плиты
Изготовление монолитной модельной плиты
Механическая обработка литых модельных плит неудобна из-за их громоздкости. При наличии на поверхности моделей тонких украшений обработка их усложняется. Поэтому монолитные модальные плиты применяют для формовки моделей с простой поверхностью, не требующих большой точности отливки.
Сборные модельные плиты более удобны в изготовлении, так как модели, изготовляемые отдельно от плиты, могут быть легко и точно обработаны с применением станочного оборудования, что сложнее сделать с моделями, расположенными на плите. Для изготовления моделей сборных плит возможно применение более дпрогих материалов — латуни, бронзы и других сплавов, так как при получении их заготовок расход металла будет значительно меньше по сравнению с раходом на монолитные плнты. Кроме того, ДЛЯ сборных модельных плит можно изготовлять пустотелые модели, они будут легче и удобнее в работе.
Сборные модельные плиты могут быть односторонними и двусторонними. Рассмотрим порядок изготовления сборной двусторонней модельной плиты для отливки детской игрушки «утюжок». Для этого из дерева или гнпса изготовляют разъемную пустотелую модель утюжка с двойным припуском — на усадку и обработку.
67
По половинкам изготовленной модели из соответствующего металла отливают заготовки моделей (рис. 28, а), которые обрабатывают до необходимых размеров. Затем половинки моделей соедн' няют вместе по плоскости разъема, сверлят в иих сквозные отверстия. Через отверстия половинки модели утюжка скрепляют винтами и подвергают окончательной обработке — доводке н чеканке поверхности. Затем берут модельную плиту необходимых размеров и формы (рнс. 28, б), укладывают на нее половинки моделей, освободив их от соединительных винтов, и через отверстия в ннх намечают места отверстий на модельной плите. По рискам, сделанным в модельной плите, сверлят отверстия, равные диаметру отверстий в моделях. Половинки моделей утюжка крепят на обеих сторонах плиты болтами, проходящими через плиту и обе половинки модели. Концы болтов на поверхности моделей запаивают н зачищают. Вместе с моделями утюжка на плите монтируют и модели литниковой системы: модели питателя — на одной стороне плиты, модель шлакоуловителя с основанием стояка — на другой (рис. 28, в).
Стержневые ящики
Внутренние полости отливки получают установкой в форме стержня. Стержни изготовляют в основном в специальных приспособлениях, называемых стержневыми яичками. В отдельных случаях стержень может быть изготовлен с помощью шаблонов в пустотелой модели и даже в полости самой формы, что особенно часто применяют в производстве художественных отливок.
Стержневые ящики в зависимости от сложности изготовляемых стержней могут быть неразъемными (цельными), разъемными, с отъемными частями и с глухой, не выходящей на поверхность полостью. Материалом для стержневых ящиков служат дерево и металлы. Деревянные ящики удобны в изготовлении и дешевы, но не долговечны. Они быстро изнашиваются, коробятся, поэтому их выгодно применять лишь при изготовлении небольшого числа стержней. Металлические стержневые ящики значительно дороже деревянных н сложнее в изготовлении, но при массовом производстве стержней они выгоднее, так как затраты на их изготовление окупаются продолжительным сроком службы.
Рассмотрим устройство стержневых ящиков. На рис. 29, а показан простой стержневой ящик для изготовления стержня — вкладыша. По конструкции он неразъемный, размеры и форма его полости соответствуют размерам и форме изготовляемого в нем стержня. На рис. 29, б показан деревянный ящик для изготовления цилиндрического стержня. Для удобства извлечения из него готового стержня ящик сделан разъемным. Состоит он из двух частей: в каждой из которых сделана выемка, соответствующая половине профиля стержня. Части стержневого ящика с-седми^ы между собой шипами.
В)В)Рис. 28. Стержяееые ящижизРис. 28. Стержяееые ящижиз. _ „р.^емннй: б - разъемный; а - разъемный с один* анажоы; 8,6- рааъемнвй Ро глухой полостью ■ отъемной частью. _ „р.^емннй: б - разъемный; а - разъемный с один* анажоы; 8,6- рааъемнвй Ро глухой полостью ■ отъемной частью
В)
В)
Рис. 28. Стержяееые ящижиз
Рис. 28. Стержяееые ящижиз
. _ „р.^емннй: б - разъемный; а - разъемный с один* анажоы; 8,6- рааъемнвй Ро глухой полостью ■ отъемной частью
. _ „р.^емннй: б - разъемный; а - разъемный с один* анажоы; 8,6- рааъемнвй Ро глухой полостью ■ отъемной частью
Внутренние полости художественных отливок почти всегда имгиуг сложную форму, соответствующую внешней поверхности итднвкя. Отсюда ясно, что полость стержневого ящика для таких стеу-кней будет иметь неправильную форму, поэтому изготовление стержневых ящиков для художественных отливок всегда связано с большими затратами средств и времени.
В производстве художественных отливок, особенно кабинетных, стержневые ящики, как и сами модели, обычно изготовляют металлическими. Металлические стержневые ящики хорошо сохраняют сложный рельеф внутренней поверхности.
На рис. 29, 6 показано устройство металлического стержневого ящика для карандашницы. Для удобства извлечения готового стержня ящик изготовлен из двух частей. Так как полость в отливке, образуемая стержнем, не сквозная, то стержневой ящик имеет знак только с одной стороны
Для изготовления стержней, образующих глухую фасонную полость в отливке, применяют стержневые ящики, устройство которых показано на рис. 29, г. Такой стержневой ящик изготовляют из двух половинок, в каждой из которых делается углубление, соответствующее по форме и размерам половине стержня.
В тех случаях, когда в полости половники ящика имеются поднутрения, затрудняющие снятие ящика со стержня без их повреждения, в ящике делают отъемные части 2 (рис. 29, д). В стенках ящика на разъеме, где из стержня будут выходить т-лны его кхркаса (поперечника и каркасной трубки), делают
69
желобки 1 (рис. 29, г) диаметром, равным диаметру прутков пли трубок каркаса и поперечника. Половники ящика плс^но под гл- и «ют друг к другу во избежание большого шва на стержне. Кромки па р45Ы!ме ящика не следует делать очень широки мн, rat как это м гр уд идет удаление излишка стержневой смеси при уплотнении. Для уменьшения массы ящика и удобства работы Наружной поверхности ящика придают форму стержня с площадками, обеспечивающими устойчивость ящика при иобнвке стержня. Тслщиид стенок стержневого ящика с глухой полостью должна гарантировать его прочность при ударах по нему во время уплотнения стержня. Для облегчения разборки ящика на сто половинках делают ручки или углубления.
Опоки
Для удобства изготовления, разборки при удалении модели, сборки, переноски формы и для преодоления усилий возникающих в форме при заливке, литейную <)юрму иггогезляют в Специальных ящиках, называемых опоками. Опока (рис. 30) — эта ящик без дна и крышки. Наиболее часто форму собирают из двух (верхней и нижней) или нескольких опок, соединяющиеся друг с другом штырями /, укрепленным* в ушках 5, расположенных па ее боковых стейках. Во избежание заедания штырей при сборхе и разборке форм из-за деформации стенок, происходящей при нагреве опок, одно отверстие в ушках опеки делают продол иэва- тым В опоках для машинной ф рмогки арлитектх^ных отлшюк штыри для спаривания ие крепят в ушхах опеки. Оиокм с» арч- вают с помощью съемных сборочных штырей, вставляемых я отверстия ушек верхней опоки. Для ум^ньшепия мнвшлваии и отверстий и обеспечения точности спаривания опок в отверстии их ушек запрессовывают стальные каленые втулки.
Толщина стопок осоки мсиит быть от б до 20 мм в зависимощи от разъемов опоки и рода материала, их которого о<« изготовлен» Для удобства разборки, сборки и ксрыоскл tjopww опока имеет ручки 2, а чтобы уплотненная в ней формово^наи снссь хе выпадала (в малых н средних опекал), пел&ыг ребра Л и буртики 4. 13 опоках больших размеров ^р'текающнесл ребра обралукгг крестовины При кусковой фтрмог»* ребра и крестовины 1 ut«»<ax часто мешают расположению кусын на модели в форме, Поэтому
Гее. »е. tw.iГее. »е. tw.i
Гее. »е. tw.i
Гее. »е. tw.i
а»
Рис. 11. Виды ручных чугунных опое
в таких случаях используют небольшие и средние опоки без ребер и крестовин Достаточная прочность формовочной смеси, применяемой для кусковой формовки, высокая степень ее уплотнения и наличие вверху нижней и внизу верхней опоки буртиков вполне гарантируют удержание смеси в опоке Качество опоки влияет на качество изготовляемой в ней формы и отливаемого изделия. Поэтому при изготовлении или подборе опок необходимо руководствоваться следующими правилами.
Опока должна быть прочной. Нельзя допускать трещин в ее стенках, их прогибов при уплотнении формовочной смеси, при заливке металла в форму.
Опоки в комплекте должны быть хорошо подогнаны друг к другу н не должны смещаться на штырях
Опока должна быть сделана так, чтобы набиваемая в нее смесь при изготовлении формы не выпадала.
Виды опок. По конфигурации опоки делятся на прямоугольные, круглые, фасонные.
Существуют специальные конструкции съемных опок, используемых при изготовлении форм для безопочной заливки.
По материалу, из которого изготовляют опоки, они делятся на деревянные, чугунные, стальные, алюминиевые. Опоки перемещают вручную или краном. Ручные опоки имеют массу (без формовочной смеси) до 30 кг. Опоки массой до 60 кг делают комбинированными, они имеют устройства для транспортирования вручную и краном.
На рис. 31, с представлены чугунные опоки, предназначенные для изготовленн детских игрушек и деталей статуэток Такие опоки диаметром до 200 мм делают без ребер и ручек. Перед заливкой опоки скрепляют крючками, установленными на стенках нижних опок. При скреплении крючки набрасывают на ушки верхних опок.
ляет снимать их с готовой формы. Опоки можно применять для формовки по-сырому. Для изготовления этих опок чаще всего применяют алюминиевые сплавы.Использование съемных опок позволяет резко сократить их общий парк, так как они освобождаются после сборки формы и не заняты в процессе заливки н охлаждения формы. Съемные опокн могут быть деревянными I* ЖГАХ-ЖС4Материалы опок. Деревянные что нх можно быстро изготовить.ляет снимать их с готовой формы. Опоки можно применять для формовки по-сырому. Для изготовления этих опок чаще всего применяют алюминиевые сплавы.Использование съемных опок позволяет резко сократить их общий парк, так как они освобождаются после сборки формы и не заняты в процессе заливки н охлаждения формы. Съемные опокн могут быть деревянными I* ЖГАХ-ЖС4Материалы опок. Деревянные что нх можно быстро изготовить.и металлическими.и металлическими.опоки удобны тем.опоки удобны тем.
ляет снимать их с готовой формы. Опоки можно применять для формовки по-сырому. Для изготовления этих опок чаще всего применяют алюминиевые сплавы.
Использование съемных опок позволяет резко сократить их общий парк, так как они освобождаются после сборки формы и не заняты в процессе заливки н охлаждения формы. Съемные опокн могут быть деревянными I* ЖГАХ-ЖС4
Материалы опок. Деревянные что нх можно быстро изготовить.
ляет снимать их с готовой формы. Опоки можно применять для формовки по-сырому. Для изготовления этих опок чаще всего применяют алюминиевые сплавы.
Использование съемных опок позволяет резко сократить их общий парк, так как они освобождаются после сборки формы и не заняты в процессе заливки н охлаждения формы. Съемные опокн могут быть деревянными I* ЖГАХ-ЖС4
Материалы опок. Деревянные что нх можно быстро изготовить.
и металлическими.
и металлическими.
опоки удобны тем.
опоки удобны тем.
,,v «л мо/пии иыстро изготовить, они легче и дешевле металлических. Однако деревянные опоки недостаточно прочны, поэтому их применяют лишь в том случае, если необходимо быстро отлить небольшое число нестандартных во габаритам и несложных отливок. В производстве художественных отливок деревянные опоки почти не применяют, потому что формовка состоит из многих операций, в том числе сушки, в процессе которой деревянные опоки коробятся и разрушают форму, горят.
Чугунные о п о к и. В серийном и массовом производстве выгоднее применять металлические опокн, они имеют большой срок службы и в отличие от деревянных не изменяют своих размеров при формовке. Наиболее распространенными из металлических опок являются чугунные. Чугунные опоки прочны и по сравнению с другими опокамн более дешевы. Кроме того, чугунные опокн могут изготовлять собственными силами малые чугунолитейные иехн, имеющие возможность изготовить модель опоки.
Для отливки чугунных опок изготовляют деревянную или металлическую модель опоки. Ушкн опоки для штырей делают на ее боковых стенках в виде приливов. Ручки отливают вместе с опокой нли изготовляют отдельно (стальные) и прикрепляют к стенкам болтами Ребра в небольших чугунных опоках делают цельнолитыми. В крупных опоках с целью использования их для формовки большого числа моделей ребра рекомендуется делать отъемными, прикрепленными к стейкам опоки болтами.
Стальные опоки прочнее и легче чугунных, так как их стенкн можно изготовлять меньшей толщины. В стенках крупных опок для увеличения газопроницаемости формы делают отверстия.
В современном литейном производстве широко применяют сварные стальные опоки. Для их изготовления используют стальную полосу специального профиля с желобом посередине и буртиком по краям. Полосу разрезают на куски определенной длины, изгибают и сваривают. Ушки под штыри изготовляют отдельно н приваривают к стенкам опок так же, как н ручки
К недостаткам стальных опок следует отнести их высокую стоимость по сравнению с чугунными. В производстве художественных отливок стальные опоки желательно применять при кусковой формовке по-сухому. где требуется большая прочность 74
опои при «формовке и выбивке сильно уплотненной и высушенной 9 имХ 4*#рыоеоч«К|| смеем.
Л л ю w и н не вы? о п и к и ле-ки и удобны в работе, 6» М»-Ж высокой cTfutHucTh и небольшой прочности алюмин меде к tii.iajkMi их применяют редко. Из алюминиевых сплавов чаще ..его 1'ЗГО1 седеют схемные опоки.
§10. Формовочный инструмент
Формовочный инструмент можно разделить на две группы. К перЮЙ группе отоосятс н нгструменты, ггобходимые для на- бкнки фпрМы и удаления из нее модели (рис, 35): лопаты, сита, ручные и пневматические трамбовки, лннейкн, вентиляционные мглы, деревянные молотки-гиянки, бруски, пульверизаторы, кис г и, нодьемы для извлечении модели, мешочкн для припыла, щеки для обмета а ня модели. Ко второй группе относятся инстру- *л«гы. применяемые для отделки формы (рис. 36). гладилки, под- $клвые и отделочные ланцеты, крючки для извлечения кусочков ents »• и» ыубокнх частей формы, цилиндрические, плоские и угловые справки, двойные и одинарные иголки для снятия ча- с:.й — in сков формы с модели, кисти из перьев птиц для обме- тапка лицевой стороны кусков 4°?мы» кисти-примочки и т. д.
Рассмотрим назначение и устройства основных формовочных инстру исз:зв, применяемых в производстве художественных и архитектурных отливок.
Сита. Прн формовке художественных отливок формовочная смесь, прилегающая к поверхности модели, должна быть чрдмий и рыхлой, в ней не должно быть комков и металлических чаегнц, иначе на лицевой поверхности формы и на отливке иогут возникать дефекты. Например, если на модель попала частичка чугуна, то она может закрыть собой часть модели н и^рейги на поверхность полости формы. Формовщик должен заделать уто место, i е. воспроизвести в форме поверхность модели вручную, что сд^зано с дополнительной затратой времени н ухуд- шгпием качества исправленной формы. Аналогичный случай может vhm„ если на поверхности модели появится комок сухой смеси.
Длп исключения подобных ситуаций формовщик должен на- с*=|*ытъ через специальное сито облицовочную смесь на поверх- мостм мол-ли Формовочное енто представляет собой деревянную Р^чку, обтянутую легкой из стальной, а лучше из латунной про- эолики с ячейками разменом от 1 до 1,5 мм Сите для формовки хуложесшенных отливок имеют обычно диаметр 300—400 мм, ОЫСхиу 100—150 мм.
Трамбовки. Формовочная смесь уплотняется трамбовками раз- ^'•'чных размеров и форм. Для набивки маленьких и средних Форм пр>1мрняюг совмещенные набойки — трамбовки с чугунным '^шмаком, которым уплотняют верхний слой смеси в опоке и 1^раеннмют его При набивке плоских немые о к их форм ажурных 76
Рис. 82. Ручные опоен: о — простая для кусковой формовка; б •— фасоввая
На рис. 31, б изображены чугунные опоки овальной формы, удобные для формовки барельефов, ажурных тарелок, постаментов отдельных групп и статуэток. В верхних опоках ребра выполняют с учетом контура формуемой модели. Ручки опок делают стальными, опоки скрепляют крючками.
Опоки, представленные на рис. 31, в, применяют для изготовления более сложных отливок типа ажурных коробочек и деталей чернильных приборов и ваз. Комплект состоит из трех опок, среднюю из них делают высотой, равной высоте модели. ДЛя удержания смеси в опоке служат бортики на стенках. Ручек у подобных опок нет, так как комплект легко собирать и разбирать за ушки.
На рнс. 31, г показан комплект, состоящий из четырех опок, предназначенный для формовки моделей кувшинов н подобных им изделий. Средняя часть имеет вертикальную плоскость разъема, ее опоки скрепляют между собой винтами, ввернутыми в ушкн. Нижняя опока имеет плоское ребро, приспособленное для крепления каркаса болвана в форме. Верхняя опока скрепляется с двумя средними скобами.
На рис. 32, а показаны ручные опокн прямоугольной формы с наклонными стенками, предназначенные для кусковой формовки моделей бюстов и статуэток. Ручки таких опок делают стальными, они служат не только для разборки и переноски формы, но и для подвески полуформ в сушильной печи. Для заливки формы в вертикальном положении в опоках с торца выполняют отверстия для стояка и выпора.
Опоки, показанные на рис. 32, б, применяют для изготовления колонок и столбиков садовых решеток. Для удобства формовки у опок срезан лишний контур (на рисунке показан штриховой линией). Такие опоки, напоминающие внешним видом формы моделей, называют фасонными. Фасонные опокн легче и удобнее простых, так как расстояние между стенками модели и опоки по 72
всему контуру одинаково. Фасонные опоки требуют меньшего количества формовочной смеси, формы имеют меньшую массу и изготовлять их
Рве. 33. Краноемя опокаРве. 33. Краноемя опокабыстрее.
Рве. 33. Краноемя опока
Рве. 33. Краноемя опока
При формовке крупных моделей применяют большие опоки, которые можно поднимать и перемещать только специальными подъемными механизмами, кранами, электроталями и т. п. Поэтому такие опоки называют крановыми.
Крановые опоки (рис. 33) в отлн- чне от ручных имеют более толстые
стенки и приспособления для подъема их краном в виде стальных цапф, залитых в стенках опоки или привернутых к стенкам болтами. Крестовины крановых опок для формовки скульптур удобнее делать отъемными, это дает возможность использовать корпус опоки для формовки моделей различных скульптур. Смгиные отъемные крестовины необходимой формы изготовляют отдельно от опоки и крепят к ее стенкам болтами. Для разовых отливок это значительно дешевле, чем изготовление специальной
ОПОКИ.
К съемным опокам относятся шарнирные и пирамидальные.
Шарнирные опоки (рнс. 34, о) представляют собой прямоугольную рамку, которая состоит нз двух угольников, соединенных между собой в одном углу шарнирами, в другом — защелками. Форму, изготовленную в такой опоке, устанавливают на место заливки, открывают защелкн верхней и нижней опок, раздвигают образующие их угольники в стороны и опоку снимают. Перед заливкой на форму, оставшуюся без опоки, надевают тонкостенную железную рамку, называемую жакетом.
Пирамидальные опоки (рис. 34, б) имеют вид усеченной пирамиды. Обе опоки имеют общий конус, что позво-
Рис. 34. Съемные опоки:
Ц. — шарнирная; 6 — пирамидальная
Рис. 88. ФормовочныйРис. 88. Формовочный
Рис. 88. Формовочный
Рис. 88. Формовочный
С — лопаты; б — сито- в —""истру,,ент Для иабивен формы;
ииГеЧе Ж * ~ КИЯНКа >PwoBHo4HeTV ГЛере^К " ^овка пневыв брусок, к-линейка; ' - вентндяцнониаянабнаки кусков
и
и
пыломкисть, н — мешочек с при
отливок употребляют трамбовки, у которых клинообразная часть заменена цилиндрической. Удобство таких трамбовок заключается в том, что исключается возможность ударов по поверхности тон- кой модели. Для набивки крупных форм используют пневматические трамбовки.
Линейки. Деревянные нли металлические лннейки используют для срезания лишней смесн с опоки. Режущие грани линейки должны быть без выпуклостей и впадии. Деревянные лннейки быстро изнашиваются и коробятся, металлические более удобны в работе н долговечны.
Вентиляционные иглы. Для увеличения газопроницаемости формы формовщик накалывает ее перед разборкой длинными иглами, которые образуют в форме каналы для выхода газов. Такие иглы называют вентиляционными. Иглы могут быть прямыми и изогнутыми в зависимости от направления вентиляционных каналов в форме.
Деревянные молотки. Прн кусковой формовке для уплотнения отдельных частей (кусков) формы на поверхности модели применяют деревянные молотки. В процессе формовки архитектурных отливок используют деревянные молотки — киянки, которые служат для расталкивания модели перед извлечением ее из формы. Для удобства формовки в комплекте формовочных инструментов должно быть несколько деревянных молотков различных размеров.
Бруски. Уплотняя верхний слой смеси в опоке при кусковой формовке обыкновенными трамбовками, на поверхности и вокруг модели можно повредить ранее изготовленные куски. Поэтому такое уплотнение формовщик выполняет специальным инструментом — деревянным бруском прямоугольной формы. Для уплотнения верхнего слоя смеси в опоке формовщик ударяется бруском по ее поверхности так, чтобы брусок опирался иа оба края опоки, прн этом он образует ровную н плотную поверхность смеси в опоке вровень с ее краями. Такой брусок, применяемый при набивке небольших в средних форм, имеет размеры 800 x 50 x 80 мм.
Кисти. Чтобы придать стенкам формы большую прочность, перед извлечением модели формовщик кистью смачивает водой стенки формы вокруг модели. Такие кисти делают из льна и перед употреблением хорошо проваривают в щелочной воде.
Подъемы. Модели из формы извлекают стальными заостренными стержнями или стержнями, имеющими на конце резьбу. С помощью первых извлекают деревянные модели небольших размеров. Вторые применяют для подъема крупных металлических моделей, на поверхности которых должны находиться отверстия с резьбой, соответствующей резьбе на конце стержня. Такие стержни называются подъемными.
Мешочки для припыла. Мешочки шьют из неплотной материн н наполняют припылом. Употребляют их для прнпылнвания поверхности модели перед формовкой и готовой формы перед сборкой. При формовке по-сырому припылнвание используют для
подчеканки форм, прн кусковой формовке — для отделения одного куска от другого.
Щетки. Сложная поверхность модели художественной отливка прн формовке загрязняется. В тонких складах чеканки модели остаются частицы формовочной смеси, припыла, а при хранении — пыль.
Загрязненная поверхность модели не дает резкого отпечатка в форме и является причиной плохой поверхности отливки. Дл» обметания поверхности модели и ее чистки применяют щетинные щетки различных размеров и форм. Обметание внешней поверхности формы и окрашивание ее выполняют щетками из конского волоса. Для обметания внутренней стороны поверхности формы н ее частей (кусков) используют кисточки из мягких перьев птиц.
Гладилки. При извлечении модели нз формы возможны небольшие повреждения последней, обрыв стенки, шероховатость поверхности и т. д. Формовщик исправляет такие повреждения в форме с помощью инструментов, называемых гладилка мн. Гладилки различных размеров и форм изготовляют из инструментальной стали илн латуни.
Отделочные ланцеты. Для исправления повреждения в труднодоступных местах форм и ее отдельных частей (кусков) применяют ланцеты. Прн кусковой формовке ланцеты используют также для подрезки поверхностей кусков формы и тела стержня при изготовлении его в полости формы.
В зависимости от назначения ланцеты подразделяют на лицевые, подрезные н тельные. Изготовляют нх нз инструментальной стали н латуни.
Иголки. Прн кусковой формовке куски с модели снимают стальными иголками, изготовленными из листовой стали. Для снятия кусков средних размеров применяют съемники, имеющие форму вилки. Для удаления крупных частей форм используют каркасные рамки, которые заформовывают в куске в процессе его изготовления.
Проводки. Этот инструмент представляет собой стальные пластины н применяется для прорезания щелевых литников при формовке тонкостенных ажурных изделий. Толщина проводки зависит от необходимых размеров питателя.
Кроме перечисленных инструментов формовщик пользуется пульверизатором для опрыскивания поверхностей модели, формы и стержня; переносными электролампами для просмотра глубоких частей формы; слесарным инструментом, необходимым для резки и гибки прутков, применяемых для приготовления каркасов стержней и крепления частей формы.
Вопросы для повторения
Что такое модель?
Какие тр^ звания предъявляют к моделям?
76 а.ia и.11-76 а.ia и.11-Почему модель делают больше отливки?
7
6 а.
ia и.
11-
7
6 а.
ia и.
11-
Какие виды моделей существуют?
Какие материалы применяют для изготовления моделей?
Когда применяют деревянные модели?
Какие преимущества имеют металлические модели?
Почему сложные модели художественных отливок делают из латуни?
Какой основной недостаток алюминиевых моделей?
Как изготовляют деревянные модели?
Как изготовляют металлические модели?
Как делают модель из гипса?
Как изготовляют выплавляемые модели?
Какие виды модельных плит существуют?
Как изготовляют модельные плнтьр
Какие требования предъявляют к опокам?
Какие преимущества имеют металлические опоки?
Как устроены съемные опоки?
Что такое крановая опока?
Какие опоки называют фасонными?
Как подразделяются формовочные инструменты?
П>'гему при кусковой формовке верхний слой смеси в опоке уплотняют
13- 14.15 lb.17 И- .). 2> 2' ¥1.13- 14.15 lb.17 И- .). 2> 2' ¥1.^ Для чего применяют иголки и съееелкиг
13- 14.
15 lb.
17 И- .). 2> 2' ¥1.
13- 14.
15 lb.
17 И- .). 2> 2' ¥1.
Глава
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ
Литниковая система, ее назначениеи устройство
Литниковая система —■ система каналов и элементов литейной формы, обеспечивающих подвод расплавленного металла в полость формы, ее качественное заполнение и питание отливки при затвердевании. Основными элементами литниковой системы являются (рис. 37): литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, ии- татели, выпор.
Литниковая чаша. Этот элемент литниковой системы служит для приема расплавленного металла из ковша и его подачи в форму. Кроме того, заполненная литниковая чаша при заливке препятствует прониканию в форму шлака, который, будучи легче металла, всплывает и остается на поверхности литниковой чаши При заливке из больших ковшей широкая струя металла может разрушить дио чаши и смытые куски смеси могут попасть в форму. Чтобы избежать размывания литниковой чаши, ее стенки делают из более прочной облицовочной смеси, а в дио заформовывают керамическую плитку.
между дном чаши и полостью формы смеси. Если дно чаши расположеномежду дном чаши и полостью формы смеси. Если дно чаши расположеноТип литниковой чаши зависит от необходимого объема металла в ней. Маленькие литниковые чаши удобно делать утопленными в форму (рис. 37, а), если "
между дном чаши и полостью формы смеси. Если дно чаши расположено
между дном чаши и полостью формы смеси. Если дно чаши расположено
Рис. 37. Элементы литниковой системы:Рис. 37. Элементы литниковой системы:чаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель- * — аумпф; В — напор; 6 питатели; 7 — рамка; 8 — полость формычаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель- * — аумпф; В — напор; 6 питатели; 7 — рамка; 8 — полость формыостается достаточный слой
Рис. 37. Элементы литниковой системы:
Рис. 37. Элементы литниковой системы:
чаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель- * — аумпф; В — напор; 6 питатели; 7 — рамка; 8 — полость формы
чаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель- * — аумпф; В — напор; 6 питатели; 7 — рамка; 8 — полость формы
1 — литниковая
близко к полости формы, то металл, заливаемый в чашу, может продавить небольшой слой смеси и разрушить верх формы. В таких случаях литниковую чашу делают не в форме, а в отдельной небольшой рамке, поставленной на поверхность формы над стояком (рис. 37, б).
Стояк. Стояк выполняют в виде вертикального или наклонного канала; он служит для подачи расплавленного металла из литниковой чаши к другим элементам системы или непосредственно в рабочую полость формы. Для удобства удаления из формы стояки делают коническими, расширяющимися кверху. В небольших формах верхняя часть стояка заканчивается небольшой воронкой, выполняющей роль чаши (рис. 37, в). При заливке крупных форм во избежание размыва металлом дна стояка под иим на поверхности разъема формы в иижией опоке делают углубление, называемое зумпфом (см. рис. 37, а, б).
Шлакоуловитель. Этот элемент литниковой системы предназначен для задержания шлака, кусочков формовочной смеси и подвода расплавленного металла из стояка к питателем. Суще- снуют несколько видов шлакоуловителей: трапецеидальные, зигзагообразные, шаровые, ступенчатые. В сырых формах для художественных отливок чаще всего используют шлакоуловители с трапецеидальным сечением. Частицы шлака, попадая с металлом в шлакоуловитель, расположенный выше питателей, всплывают и остаются в ием, не проникая в полость формы. В кусковых ?|-рмах устройство шлакоуловителя, подающего расплавленный мотала из стояка к питателям, не всегда представляется возможным. В этих случаях для подачи металла из стояка к питателям :а поверхности разъема формы вырезают канал, называемый 1..' -никовым ходом.
Питатель. Питатель служит для подвода расплавленного металла в полость литейной формы. Питатели чаще всего располагают в иижией полуформе под шлакоуловителем. Питатели не - -‘••дует делать в том месте под шлакоуловителем, где в него входит стояк, так как возможно попадание шлака в форму. В формах для толстостенных отливок питатели прорезают в виде каналов треугольного сечения, в тонкостенных отливках — в виде широких трапецеидальных каналов (см. рис. 37, в). Толщина таких питателей не должна превышать толщину стенки отливки, в противном случае при обрубке литиика будет выламываться стейка отливки.
Выпор. Для вывода газов из формы при заливке, контроля заполнения формы расплавленным металлом, питания отливки в момент ее затвердевания, смягчения удара струн металла в верхнюю стенку полости формы в конце ее заливки, для слива холодного металла из верхней части полости формы в форме делают выпор.
Заливка, при которой часть холодного металла сливается из полости формы через выпор, носит название заливки с перепуском.
81
**3 прибыл* прибыль**3 прибыл* прибыльРис. Зв. Расположение выпора * прибыли:з — выпор отеодной; б — выпер в верхней части формы; в — отливка г — отливка с прибылью, / — выпор- 5 — усадочная раковина 3 —Рис. Зв. Расположение выпора * прибыли:з — выпор отеодной; б — выпер в верхней части формы; в — отливка г — отливка с прибылью, / — выпор- 5 — усадочная раковина 3 —
**3 прибыл* прибыль
**3 прибыл* прибыль
Рис. Зв. Расположение выпора * прибыли:
з — выпор отеодной; б — выпер в верхней части формы; в — отливка г — отливка с прибылью, / — выпор- 5 — усадочная раковина 3 —
Рис. Зв. Расположение выпора * прибыли:
з — выпор отеодной; б — выпер в верхней части формы; в — отливка г — отливка с прибылью, / — выпор- 5 — усадочная раковина 3 —
*!(>и заливке формы с перепуском уровень металла в чаше должен бы^ь несколько выше уровня металла в выпоре В литейных фирмах, поллсть которых расположена в ннжнгй опоке, выпор делдюг в миле сгояка на противоположном иг литниковой системы конце формы (см рис. 38, а). Такой выпор называют отвитым. Кроме того, выпор может быть питающим и сигнальным.
В формах, полости которых расположены в верхней опоке, выпор ставят в той части полости формы, которая расположена выше остальных частей (рис. 38, б) Если выпор поставлен в части формы, которая расположена ниже других, газы и шлак, всегда скопляющиеся в верхней части формы, могут в него не попасть, я остаться в фг>рме, образуя в этом месте газовые или шлаковые яключения.
Прибыль. Во время усадки металла в форме в стенках отливки могут образовываться усадочные раковины Наиболее часто ра- конины возникают там, где металл долгие время остается в жидком состоянии, г ^ в толстых сечениях отливки (рнс. 38, в). В тонких сечениях отливки раковины образоваться не могут, потому что возникающая в процессе затвердевания усадка компенсируется металлом из соседних, более толстых частей отливки, находящихся еще в жидком состоянии.
Таким образом, усадочные раковины располагаются в наиболее толстых частях отливки, затвердевающих последними. Если во время затвердевания отливки в самое массивное место своевременно добавлять жидкий металл — питать отливку, то усадочная раковина в отливке образовываться ие будет. Такой прием в производстве отливок используют для борьбы с усадочными раковинами.
Питание отливки в момент ее усадки осуществляется за счет жидкого металла элемента литниковой системы, устраиваемого в форме над той частью отливки, где возможно образование раковины. Такую полость в форме называют прибылью (рис. 38, г). , Но такая прибыль может питать отливку лишь в том случае, ( если металл в йен затвердевает после затвердевания металла питаемого узла. Сзедорлтельио, чтобы в прибыли сохранить металл
в жидком состоянии» ее сечеине и размеры должны быть больше обмеров той части отливки, которую оиа питает. При таком условии усадочные раковины бу^ут образовываться не в отливке, а в прибыли, которая впоследствии будет срсзаиа с отливки. Прибыли могут быть закрытыми и открытыми. На рис. 38, г покзмиа часть отливки трубы с фланцем и открытой прибылью.
Описанный выше способ устройства прибылей, как средства борьбы с усадочными раковинами в отливках, не экономичен вследствие большого расхода металла и трудоемкости операции отрезки прибылей. Существуют более выгодные способы питания отливок с помощью прибылей с атмосферным и газовым давлением, позволяющие значительно уменьшить размеры прибылей. Принцип работы прибыли, действующей под атмосферным давлением, р гея, что в ее полость до заливки вставляют песчаный стерженек, к чкрый служит для создания давления, равного атмосферному, внутри прибыли, что способствует подаче жидкого металла в питаемый узел.
В прибыль, действующую под газовым давлением, вставляется патрон с мелом. Мел, разлагаясь при заливке, выделяет газ и гиздает в прибыли повышенное давление. Толщина стенки па- трина делается такой, чтобы она расплавилась после того, как иа поверхности прибыли образуется корка застывшего металла.
Для уменьшения размеров открытых прибылей, применяемых при отливке крупных изделий, их подогревают путем доливки металла, засыпки материалами, выделяющими теплоту (молотым шлаком, древесным углем, лункеритом). Для обогрева форм открытых прибылей их облицовывают экзотермическими смесчми, в состав которых входят алюминиевый порошок, ферросилиций, железная окалина, шамотный порошок и огнеупорная глина При химической реакции между составляющими смеси выделяется теплота, которая обогревает прибыль. Экзотермический обогрев прибыли позволяет уменьшить ее размеры на 8—9 %.
Прибыли делают прямыми и отводными. Отводные прибыли применяют для питания местных термических узлов и нескольких небольших отливок. Отводные прибыли в отличие от прямых располагают сбоку от питаемого узла и соединяют с ним массивной Шейкой.
Каждый из элементов литниковой системы имеет свое назначение и неправильное его изготовление может быть причиной брака в отливке. Поэтому при серийном производстве отливок выгоднее применять заранее изготовленные модели литниковой системы, имеющие расчетную площадь и правильный профиль.
Типы литниковых систем
В зависимости от размеров, конфигурации и материала отливаемого изделия литниковая система в форме может быть гори- аонталыюй, верхней, дождевой, сифонной и ярусной. Рассмотрим
Ряс. 38. Типы литниковых систем, применяемых в формах для художественных отливов! а — горнзонтвльная; б — верхняя с кольцевым расположением питателей; в — сифонная г ярусным расположением питателей 1; е — верхняя с щелевым стояком
несколько типов литниковых систем, применяемых при литье художественных и архитектурных изделий.
Горизонтальная литниковая система (рис. 39, а) с питателями, расположенными в горизонтальной плоскости разъема литейной формы, обеспечивает подвод металла в полость формы по ее разъему. Такая литниковая система имеет все основные элементы и применяется в формах с глубиной полости в нижней опоке до 200 мм, заливаемых в сыром состоянии. Тонкостенные ажурные отливки (вазы, блюда, тарелки, кронштейны) при незначительной толщине стенок имеют сложную поверхность. Качественно заполнить литейные формы таких изделий через литниковую систему с питателем, горизонтально расположенным с одной стороны полости формы, ве удается, так как расплав в тонком сечеиии полости формы быстро охлаждается и ие заполняет ее полностью. В таких случаях для заливки формы применяют горизонтальную литниковую систему с большим числом питателей, расположенных по разъему полости формы (рис. 39, б). Для этого вокруг полости формы в верхней полуформе вырезают шлакоуловитель в виде кольца треугольного сечения. Под шлакоуловителем в нижней полуформе вокруг полости формы вырезают необходимое число питателей. Металл, валиваемый в форму с такой лнтииковой системой, поступает в полость формы одновременно в нескольких местах. При этом он ие успевает охлаж- дггься и хорошо заполняет мельчайшие углубления и выступы сложной поверхности полости формы. Горизонтальная литиико- ьая система с кольцевым расположением питателей наиболее удобна при получении ажурных отливок.
Сифонная литниковая система (рис. 39, в) — горизонтальная или вертикальная литниковая система, обеспечивающая подачу 84
«асплав ленного металла в полость формы снизу. Такая литнико- система исключает возможность разрушения нижиих поверх- иостей полости формы, разбрызгивания металла при падении его струи на дно формы, когда отдельные капли металла плохо сплав- ляклся с его общей массой и образуют в отливке включения (корольки). Литейные формы статуэток, имеющих значительную высоту при малых поперечных размерах, заливают обычно в вертикальном положении. В полость таких форм металл заливают снизу
Если металл подводят снизу, то он поступает по стояку до дна формы, а затем по горизонтальному питателю проходит в по- листь формы и под давлением в стояке постепенно заполняет ее до верха.
Верхняя литниковая система (рис. 39, г) обеспечивает подачу металла в полость формы сверху. В небольших формах для ажурных отливок стояк верхней литниковой системы делают в виде щели в полость формы, сверху, поэтому ее часто называют щеле- вс А литниковой системой. Такая литниковая система удобна тем, что ее можно ставить в центре полости формы, откуда металл равномерно растекается во все ее части. Кроме того, применение вертикальной литниковой системы в формах тонкостенных отливок удобно тем, что сечение щелевого стояка не превышает толщины сгенки отливки, поэтому стояк легко отламывается, ие раз- пушая стеиок отливки и ие оставляя большого следа на ее поверхности.
Ярусная литниковая система — вертикальная литниковая система, обеспечивающая подачу металла в полость формы на нескольких ее уровнях. Сифонная литниковая система, обеспечивающая спокойное последовательное заполнение формы, в то же время имеет существенный недостаток для тонкостенных художественных отливок. Металл в такой форме, поднимаясь снизу вверх, встречается с холодными стенками формы, быстро охлаждается, плохо заполняет верхнюю часть полости формы и не дает резкого рельефа поверхности отливки. Такой недостаток можно устранить, если несколько изменить устройство сифонной литниковой системы, снабдив ее дополнительными питателями по выс тге формы. При ярусной литниковой системе первая порция металла, попавшая в форму в начале заливки, успев несколько остыть, разогревается порцией горячего металла, поступившего на уровне первого дополнительного питатели. То же самое происходит, когда форма заполнится до второго питателя. Таким образом, верхний холодный слой металла в форме подогревается порциями горячего металла, поступающего из ярусных питателей. При этом получается некоторое выравнивание температуры металла в полости формы, обеспечивающее получение одинаковой резкости рельефа поверхности отливки всех ее частей.
В литейных формах для статуэток и бюстов при сифоииой * ярусной литниковых системах устройство шлакоуловителя ие
представляется возможным. В тхких формах шлак при заливвс удерживается в литниковой чаше, представляющей собой аирсику стояка Чтобы шлак надежно удерживался в литниковой <uuyee <жа ешгжиа иметь достаточные размеры и сеапхгптвуюгцую Кпн- струквию. обеспечивающие всплывание шла^ппыч члсшц оои заливке.
При использовании небольших летниновых чаш (воронок) этому способствует специально изготовленная из стержневой см< св и высушенная фильтровальная сегч», вставленная с дно воронка 11ри наличии в воронке фильтр иязл а Мий сетки металл торм оашед и заполняет воронку. При эго* шл»к и гряда псплыэают ил по- ьерхнекти и остаются здесь до конца задипм.
Расчет литниковой системы
Для пр эмльной работы литниковой системы необходима определенное соотношение размеров <х элементов — сгонка, шлакоуловителя и питателей. Обычно сечения литниковых клналпн от стоика до входа в полис гь формы постелен ни умеяьшаялся Поперечное сечение шлакоуловителя меньше поперечного сечеиня стояка, а площадь сечения питателей, в свою очередь, меньше ПЛОЩАДИ шлакоуловители. Такое соотношение размеров эдейемтм! лит пн коной системы создает в ней условия, при которых в процессе эаливкя все каналы литняковий системы полностью заполнены ме^ллим. При этом шлак н грязь, поступая £ месте с металлом в шлакоуловитель, остаются в нем, не попадая в полость формы. Такая литниковая система называется закрытой. Могут быть и другие типы литниковых систем: открытая илн более сложные комбинированные.
Расчсг литниковых систем основан на применил чи уравнений гидравлики для идеальный жидкостей, текущих в гавпиетрсмя- цдемых каналах. Так как жидкий металл не является идеальной жидкостью (его свойства изменяются во время тгчеяня), а п^сча- мая форма газопроницаема, дополнительно используют энсле- рнментальш/е данные.
Существует несколько методов расчета литниковой системы» примем немых в зависимости от типа Литжижово! системы. сплаве, заливаемого в форму, и н».которых други* факторов.
В практика производства отливок широко извертев упрощенный метод определения размеров лип» и к опой системы по таблаикЫ| дреддожштым В. И Фуидэтором (табл. 14).
Минимально допустимая температура заялакн чугуън, при* пятая при составлении таблицы, 12&Э "С. Остальные размеры литниковой системы подсчитывают по соотношению
F*n : Fm :F„= 1,0: 1,1 : 1,5,
где Fm и FC4 — площади егчеикя шлакоуливет*ля я стойка.
86
Таблица 14
Зависимость площади сечения питателей н их числа от массы н толщины стенки отливки из серого чугуна
Масса отлнвки. кг
Размеры одного питателя
Число питателей при толщине отливки, мм
Площадь сечения, мм"
Длина, мм
3-5
6—8
8—10
10—15
15-20
До 0,5 0.5-1 1—3
30—40
10—15
1
1
1
1
1
40—50
15—20
1
1
1
1
1
50—70
20—25
1
1
1
1
1
3—5
70—80
25—30
2
2
1
1
1
5—10
70—90
25—30
3
3
2—3
2—3
2—3
10—15
70—90
25—30
3
3
3
3
15—20
80-90
25—30
В завн-
4
4
3
3
20—40
80—100
30—35
симостн
4
4
3
3
40—60
100—150
30—35
от фор-
4-5
4
3—4
3
60—100
100—150
30—35
МЫ ОТ-
5-6
5
4—5
4
100—150
100—150
40—45
ливки
7—8
7
5—6
5
150—200
100—150
45-50
8—9
8
6—7
6
Расчет сводится к определению минимальной площади сечений питателей (суммарной) Fmn. Минимальная площадь сечений питателей — площадь, при которой обеспечивается получение качественных отливок при наиболее низкой допустимой температуре заливки и наименьшем давлении.
Пример расчета литниковой системы. Определим размеры частей литниковой системы для отливки газонной решетки массой 15 кг со стенками толщиной 15 мм. Зная массу отливки, пользуясь табл. 14, во второй графе напротив отливки массой 15 кг находим, что площадь сечения одного питателя должна быть равна 80 мм2. В следующей графе в той же строке справа находим длину питателя 25—30 мм. По толщине стенки 15 мм находим число питателей, их должно быть 3.
Следовательно, общая площадь питателей равна 240 мм8. По вышеприведенному соотношению находим
Рш = 240-1,1 = 264 мм*;
площадь стояка
F01 = 240 1,5 = 360 мм8
Конфигурацию сечения питателей делают в зависимости от конфигурации отливки, они должны легко отламываться, не разрушая отливки. Питатели тонкостенных художественных отливок обычно имеют сечение в виде трапеции, основание которой больше высоты (щелевые питатели). Сечение шлакоуловителя выполняют в виде трапеции, высота которой равна основанию или несколько больше него Стояки обычно бывают круглыми
Если питатели приходится делать длиннее, чем указано в табл. 14, площадь их сечения увеличивают на 17—20 %. Соответственно по приведенному выше соотношению увеличивают площади сечений остальных элементов литниковой системы.
Подвод металла в полость формы
От правильного подвода металла в полость формы при ее заливке во миогом зависит качество получаемой отливки. Правильное устройство и расположение литниковой системы в форме гарантируют:
отсутствие на поверхности отливки шлаковых и песчаных включений;
равномерное охлаждение частей отливки, а следовательно, и получение отливки без усадочных раковин, трещин и виутрсн-- них напряжений;
сохранение поверхности формы от размыва металлом в момент заливки.
При изготовлении форм для машиностроительных отливок формовщик может применять правильно рассчитанные и приготовленные модели литниковой системы. Формовщику, изготовляющему формы для единичных художественных отливок, это не всегда доступно. При сложной формовке статуэток, бюстов и других подобных отливок трудно пользоваться нормализованными моделями литниковой системы, чаще всего приходится каналы литниковой системы делать вручную. Поэтому при устройстве литниковой системы формовщик художественных отливок должен знать все особенности заливки формы и охлаждения в ией отливки.
В отливках, имеющих стенки различной толщины, остывание металла в форме происходит неравномерно. Тонкие части отливки остывают быстрее, чем толстые. Это может привести к образованию в ией усадочных раковин и трещин. Такой недостаток формовщик может устранить, подводя металл к тонким местам отливки. Горячий металл, протекая по тонким сечениям полости формы, прогревает ее стенки, выравнивает скорость охлаждения толстых и тонких частей отливки.
При подводе металла к толстым стенкам отливки неравномерность охлаждения частей отливки увеличивается. При этом возможно коробление отливки и образование в ней усадочной раковины и трещин. Образование трещин можно ожидать в отливках ажурных изделий (тарелок, ваз, блюд, стенок коробочек) и других отливках, имеющих резкие переходы толстых сечений в более тонкие.
Немалое значение для получения качественной отливки имеет расположение в форме питателей литниковой системы, определяющих направление струи металла, поступающего в полость формы. Следует избегать такого расположения питателей, при 88
ротором струя металла размывает стейку формы или стержень. В литейных формах для пустотелых отливок цилиндрической формы питатели лучше располагать по касательной к стейке фермы. Такое расположение питателей обеспечивает спокойное заполнение форм металлом; при этом шлак и другие неметаллические включения оттесняются к стержню, что обеспечивает получение чистой наружной поверхности отливки.
Качество художественной отливки часто зависит не только от расположения питателей в форме, но и от их числа и размеров, формовщик художественных отливок при изготовлении форм тонкостенных и сложных изделий должен всегда иметь в виду, что их лучше заливать через большее число тонких питателей, чем через небольшое число питателей с большим сечением.
Деление больших питателей на ряд мелких имеет преимущества, обеспечивающие получение качественных отливок, так как металл, поступающий в полость формы через несколько небольших питателей, равномерно и быстро заполняет ее, выравнивает температуру металла в различных частях формы, способствует лучшему заполнению ее рельефа; сила удара струи металла о небольшие выступы сложной поверхности формы в этом случае значительно меньше, чем при наличии питателей с большим сечением, поэтому металл меньше размывает стенки формы.
Вопросы для повторения
Что представляет собой литниковая система и для чего она служит?
Из каких элементов состоит литниковая система?
Как определить размеры элементов литниковой системы?
Какие Вы знаете типы литниковых систем, используемых при получении художественных отливок?
Дли каких отливок применяют щелевые литниковые системы?
Когда применяют стояк с фильтрующей сеткой?
В каких случаях применяют литниковую систему с питателями, расположенными по периметру полости формы?
В какое место полости формы лучше подводить металл дли заливки формы?
Почему дли тонкостенной отливки лучше применить большее число питателей с малым сечением?
Для чего делается в форме выпор?
В каком месте формы ставят выпор и почему?
Что такое прибыль и каково ее назначение?
Почему сечение обычной прибыли должно быть больше сечения самой клевки?
Как работает прибыль с газовым давлением?
Какую литниковую систему называют сифонной н когда ее применяют?
Для чего заливают литейные формы с перепуском?
Что такое утепленная прибыль и когда ее используют?
Глава
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
§ 1. Формовка по-сырому
Формовкой по-сырому называют такой технологический процесс изготовления литейной формы, который позволяет заливать ее, ие подвергая сушке.
Такой способ формовки применяют для изготовлении литейных форм для тонкостенных ажурных и архитектурных отливок. Литейные формы таких отливок с малым объемом и большой поверхностью не испытывают большого давления заливаемого в них расплава, так как его количество невелико. Поэтому от таких литейных форм ие требуют большой прочности, и формовочные смеси не содержат большого количества глины. Расплав, заполняя полость формы тонкостенной отливки, быстро в ней остывает, прогревая незначительный слой формовочной смеси. Прн этом скорость газообразования в форме незначительна и создаются благоприятные условия для своевременного выхода газа из полости формы. Следовательно, при формовке по-сырому иет необходимости (для увеличения прочности и газопроницаемости формы) сушить форму. Это значительно сокращает процесс получения отливки и уменьшает ее себестоимость.
Формовка по-сырому производится, как правило, в опоках, что по сравнению с другими способами изготовления литейных форм имеет ряд преимуществ. При формовке в опоках получается более точная и чистая отливка, допускается применение сложных способов формовки (кусковая формовка с перекидным болваном), готовые формы удобно транспортировать к месту заливки, более полно используется площадь цеха, особенно при расположении форм для заливки в стопке (стопочная заливка), можно использовать формовочные машины.
При ручной формовке в опоках столы и плиты иа рабочих местах формовщиков должны иметь ровную поверхность. Неровные плиты могут привести к поломке формы при извлечении модели и сборке. В зависимости от сложности модели при изготовлении литейных форм по-сырому применяют следующие виды формовки: по неразъемной модели» по разъемной модели, с ииж- 90
*мг.аном, с верхним болваном, по модели с отъемными ча-фалывивой опокой
л**
^трии, с подрезкой, с ^•льпой плитой, по ог иод*лъиым плитам.
гипсовой модели,
в
сумных опоках
•, rpiLi fl более опоках, уянпм, со стержнями.
с переходным бол-в почве и по шаб-
•WHV
Перечисленные виды форменки имеют илогт общих операций, поэтому нет смысла разбирать подробно все виды. Р*с-могрим оосрати технологического пт* ^-хсд бормонки по-сырому лишь на фпрмппке по неразъемной модели. В остальных пн дал разберем только особые— новые — приемы, связанные с данным спо- гобом изготовление лятгйиой формы.
Формовка по неразъемной модели
специальной под-
со
ГИС- 4Г фллхпжеэ» ПО НС- раьКег-neNl w«-:*4hГИС- 4Г фллхпжеэ» ПО НС- раьКег-neNl w«-:*4h
ГИС- 4Г фллхпжеэ» ПО НС- раьКег-neNl w«-:*4h
ГИС- 4Г фллхпжеэ» ПО НС- раьКег-neNl w«-:*4h
Примером формовки по-сырому по н^р? «темной модели является формовка детской игрушки «Плитка» (рис. 40, а). Дам изготовлен,!я литейной формы ис- юльэуют дае опоки и гладкую подмо- дильную плиту, с прорезью для подъема muj*/hi, припаяйнаго иж М обратной сторон-’ Модель плитки делают пз чугуна нл| бронзы Коша всамлкло, изготое- л । че Дюрмн стбраютс* нанять с ннжмей *-х’/Фирмы. При этом, как будет эикэымо гм же, у деется исхлюмнть одну опсра- ояы— пер«*вор*чимтге формы. В про- iclcf изготипленки /иггейвеб формы вы- сстг^уэт следуиццдг ооереяже:
I Устанем модели п опоки Хо- '"пг г>«1П1ленную недель кладут лицевой ?паай nrvdpx на подмпдмьиух» пинту '^г., чтобы подъем исцели кходил в про- ^"‘зь ппдмодйльной плиты (рмс. 40, б);
?плпп»|по к модели иэ алиту устаиавли- -' т иодель питателей. Зггем иа плиту
У^тднамивают ыижншю опоку так, чтобы '•"Укду се стенками м можслью было оди- laKHBot расстояние. Смешение модели к оаоче к ^дноА стенке всеет к образожзнию м^жду стенкой опок* и мс^елъю узкого Г1рсстрлниеа, в которое трудно будет
уплотнять смесь. В этой части форма получается рыхлой, в про. цессе заливки металл может продавить слабое место и выйти и® формы или на отливке может получиться утолщение (подутость). После установки опоки модель припиливают древесноугольным порошком или ликоподием, чтобы формовочная смесь лучше отдв. лялась от поверхности модели при ее извлечении из формы. Це. лесообразнее применять древесноугольный порошок, так как значительно дешевле ликоподия и хорошо защищает поверхность модели от прилипания формовочной смеси. Кроме того, слой дре весноугольиого порошка, оставаясь на стенках формы, предохоа- ияет их от смачивания металлом при заливке, уменьшает возможность образования пригара.
Нанесение облицовочной смеси на модель. Для получения чистой внутренней поверхности литейной формы, а следовательно, и отливки первый слой формовочной (облицовочной) смеси на модель насеивают через сито. Слой облицовочной смеси на модели должен быть 25—30 мм. В случае формовки высокой модели поверхность ее в опоке обкладывают просеянной облицовочной смесью так, чтобы слой наполнительной смеси не мог попасть на поверхность модели и ухудшить качество поверхности полости формы.
Уплотнение смеси в нижней опоке. На облицовочную смесь лопатой наносят слой наполнительной смеси. Его уплотняют плоским концом трамбовки так, чтобы смесь у стенки опоки и около модели была уплотнена равномерно. При этом следует избегать ударов трамбовкой по модели, так как это может привести к появлению на поверхности модели вмятин и переуплотнению в этом месте формы. После этого в опоку насыпают новый слой формовочной смеси и снова ее уплотняют и так до тех пор, пок1 вся полость опоки не будет заполнена уплотненной формовочной смесью. Уплотняя формовочную смесь в опоке, необходимо руководствоваться следующим: необходимая степень уплотнения формовочной смеси в опоке определяется давлением металла на стенку формы при заливке и прочностью формовочной смеси. Чем больше давление металла, тем выше должна быть степень уплотнения смеси в опоке. При высокой прочности формовочной смеси уплотнение ее может быть меньше.
Формы, заливаемые медленно, могут иметь большую степень уплотнения смеси. Для форм, заливаемых с большей скоростью необходима меньшая плотность. Очень высокая степень уплотнения смеси в опоке уменьшает газопроницаемость формы. Газ, не имея возможности своевременно выйти из формы, остается в ней, образуя в отливке газовые раковины. Кроме того, высокая степень уплотнения смеси уменьшает ее податливость и может привести к образованию в отливке трещин при усадке металла.
Уплотнение смеси в опоке контролирует! си спсшишьлы* прибором — твердомером.
Верхний слой формовочной смеси в опоке уплотняется баш- яяком трамбовки. Излишек смеси верхнего слоя в опоке срезается линейкой (рис. 40, в).
Выполнение вентиляционных каналов. Газопроницаемость формы при нормальной влажности формовочной смеси зависит от прочности смеси, размеров зерен песка и степени уплотнения смеси в опоке. Для получения хорошего отпечатка сложной по- рерхности модели около нее должна находиться мелкозернистая формовочная смесь с достаточным содержанием глины, опока должна быть плотно набита. Все это уменьшает газопроницаемость формы. Для увеличения газопроницаемости формы в ией вентиляционными иглами делают каналы Такую операцию при формовке называют вентилированием формы. Каналы ие должны доходить до поверхности модели, так как острым концом иглы можно испортить поверхность модели, а при заливке формы в каналы будет затекать жидкий металл, и оии потеряют свое назначение как газопроводы, а иа поверхности отливки останутся нх следы, ухудшающие ее внешний вид. На 1 дма площади опоки делают от 3 до 5 наколов.
Перевертывание опоки. Заформоваииую иижиюю опоку вместе с модельной плитой переворачивают и устанавливают на прежнее место (рис. 40, г). Поднимать опоку без плиты нельзя, так как тяжелая металлическая модель может выпасть и полу- форма разрушится.
Отделка поверхности разъема формы. После удаления модели плитки из перевернутой иижией опоки поверхности формовочной смеси и заформованиой в ией модели должны представлять поверхность разъема формы. На ией устраняют возможную рыхлость, поверхность смеси у краев модели хорошо заглаживают и посы- па^гг тонким слоем разделительного песка. Разделительный песок препятствует возможному прилипанию смеси верхней опоки к смеси в иижией. С поверхности модели разделительный песок удаляют (можно сдуть мехом), так как оставшиеся иа модели крупные песчинки могут испортить отпечаток поверхности модели в форме, что отразится на качестве отливки.
В формах с малой поверхностью разъема удобнее пользоваться не разделительным песком, который засоряет смесь и ухудшает ее пластичность, а древесиоугольиым порошком. Излишек припыла с поверхности модели следует удалять, так как ои может повлиять иа четкость отпечатка поверхности модели в форме. После припыливаиия поверхности разъема устанавливают верхнюю опоку по центрирующим штырям.
Изготовление верхней полуформы. На основание модели Питателей устанавливают модели шлакоуловителя и стояка. На противоположном конце модели плитки — выпор (рис. 40, л) При'изготовлении верхних полуформ формовщику часто приходится заботиться о том, чтобы укрепить в форме вьк-тупллгцнг ^'тн, для предотвращения их ра фур^ния пол дгигтим слГнт
венной силы тяжести при разборке и сборке формы. Модель припыливают и засыпают через сито слоем облицовочной смеси, затем насыпают и уплотняют слоями наполнительную смесь, ка< и в нижией опоке. Излишки формовочной смеси срезают вровень с краями опокн, накалывают вентиляционные кангди (рис. 40» е). Затем модели выпора и стояка осторожно расталкивают и вынимают из формы (рис. 40, ж). Зачищают линию перехода стояка в литниковую чашу, так как оставшиеся острые кромки формовочной смеси при заливке могут быть смыты металлом и попасть в полость формы.
Разборка формы и удаление модели. Для удаления модели верхнюю полуформу осторожно без рывков и перекосов снимают с нижней, переворачивают и ставят на гладкий стол или подмодельную плиту. Из нижней полуформы удаляют модели шлакоуловителя и питателей. Затем стенки формы вокруг модели для увеличения прочности слегка смачивают водой. Легкими ударами по подъему модели ее осторожно расталкивают и, постукивая по модели деревянным молотком, извлекают ее из формы (рис. 40, з). В небольших моделях с рисунком на лицевой поверхности подъемы удобнее делать постоянными (см. рис. 40, а) в виде небольших пластинок, укрепленных на обратной стороне модели. Сквозные отверстия для винтовых (съемных) подъемов в модели нарушают отпечаток лицевой стороны модели. Поэтому отверстия лучше делать не сквозными, хотя их сложнее очищать от забившейся смеси.
Отделка формы. Отделку формы удобнее начинать с верхней полуформы, так как ее исправление при повреждении или поломке не повлечет за собой переделку всей формы. Поврежденную верхнюю полуформу можно будет выбить и, установив опоку иа готовую ннжиюю полуформу, набить вновь. Поломка нижней полуформы обычно вызывает необходимость изготовления новой формы.
Небольшие дефекты в форме можно исправить. Для этого поврежденное место, для увеличения клейкости смеси, смачивают водой, заполняют формовочной смесью и, применяя соответствуй щий инструмент, уплотняют и заглаживают до получения требуемой конфигурации помрхаости Наиболее тщательно исправляют г форме повреждения на поверхности разъема. Неправильное восстановление повреждений на поверхности разъема влечет за собой поломку формы или брак отливки. Например, если в поврежденном месте поверхность разъема будет сделана выше, при сборке формы в этом месте верхняя полуформа сдавит ее и стенка формы будет разрушена. Если участок поверхности разъема при отделке сделать ниже, то в этом месте формы образуется зазор, который может быть причиной вытекания металла из формы или образования на отливке залива.
Подчеканка формы. После удаления модели полость в нижней опоке припыливают древесноугольиым пор-х/исом. Модель 94
хорошо очищают щеткой и укладывают обратно в отпечаток полости иижией полуформы
Такую операцию выполняют для увеличения ясности отпечатка поверхности модели в форме и называют подчеканкой формы. В процессе выполнения подчеканки поверхность формы покрывают слоем древесиоугольиого порошка, который проникает в рельеф поверхности модели лучше, чем зерна формовочной смеси, что обеспечивает более четкий отпечаток поверхности модели иа стейке формы. Затем модель удаляют и форму собирают для заливки (рис. 40, и).
Формовка с нижним болваном
Среди простых художественных изделий часто встречаются такие, производство которых связано с изготовлением выступов- болванов в нижией полуформе. Примером может служить изготовление литейной формы для постамента статуэтки. Модель постамента делают из чугуна или бронзы с хорошо обработанной гладкой и чистой поверхностью (рис. 41, а).
Изготовление литейной формы постамента начинают с изготов- летич верхней полуформы: модель постамента укладывают на глинкой подмодельной плите (рис. 41, б), устанавливают верхнюю опок' В центре модели устанавливают щелевой литник Поверхность модели припиливают и насеивают на нее облицовочную сака 1.. Затем опоку заполняют наполнительной смесью и уплот- нягс «», как в предыдущем случае (рис. 41, в), изготовленную полуформу переворачивают вместе с модельной плитой.
Сняв модельную плиту, поверхность разъема формы присы плют разделительным песком, со дна модели его выдувают мехом
а>
Ж)
Рже. 41. Формовав с пыжи нм болваном
п
и)
(рис. 41, г). Устанавливают нижнюю опоку. Полость модели при- пыливают и, скрепив верхнюю опоку с нижней, изготовляют нижнюю полуформу (рис. 41, д). Обе полуформы переворачивают (рис. 41, е), удаляют модель литника, поправляют проводкой щелевой питатель, снимают верхнюю полуформу (рис. 41, ж). В нижней полуформе с болвана снимают модель (рис. 41, з), подправляют на болване ее отпечаток. Обе полуформы припыливают и собирают форму для заливки (рис. 41, и). Аналогичным способом изготовляют литейные формы для пепельниц, края моделей которых плотно соприкасаются с поверхностью подмодельной плиты.
Формовка с верхним болваном
Рассмотренный процесс формовки с нижним болваном удобен тем, что не требует особых приспособлений для крепления болвана, так как его устойчивость обеспечивается за счет собственной силы тяжести. Одиако применение формовки с иижиим болваном не всегда возможно. Например, л клева я поверхность полой модели постамента (рис. 42, б) образует его наружную поверхность. По условиям получения более чистой лицевой поверхности отливки лицевая поверхность модели постамента в форме должна быть ориентирована вниз. В этом случае болван, образующий внутреннюю поверхность постамента, должен быть расположен в верхней полуформе. Такой способ изготовления литейной формы называется формовкой с верхним болваном.
Формовка с верхним болваном отличается от описанных ранее способов тем, что для увеличения прочности висячего болваиа в него при изготовлении верхней полуформы закладывают специальные каркасы или деревянные палочки (солдатики), обмазанные раствором белой глины.
В)В)Рис. «. Формовка с верхним болмио*Рис. «. Формовка с верхним болмио*
В)
В)
Рис. «. Формовка с верхним болмио*
Рис. «. Формовка с верхним болмио*
Примером формовки с верхним болваном может служить изготовление литейной формы крышки азиатского кумгаиа. формовка самого кумгаиа рассмотрена в гл. 8. Крышку кумгаиа формуют по латунной модели (две штуки в опоке) на специальной подмодельной плите. 9га плита имеет иа поверхности углубления для выступающих частей модели — знаков шарнира крышки в небольшие выступы для обеспечения устойчивости моделей на плите при формовке. В шарнире модели крышки укреплены металлические знаки: один — в виде пластинки /, второй — в виде прутка 2 (см. рис. 42, а).
Процесс формовки крышки кумгана следующий:
Для изготовления литейной формы модели крышки укладывают иа подмодельиую плиту (рис. 42, б), накрывают нижней опокой и формуют ее (рис. 42, в).
Заформоваиную иижиюю опоку переворачивают вместе с подмодельной плитой. Подмодельную плиту снимают, в опоке заглаживают поверхность разъема.
Полости моделей припиливают, накладывают в иих облицовочную смесь, слегка уплотняют ее рукой до половины высоты болвана. Затем внутрь болвана укладывают дугообразный металлический каркас с утолщениями на концах (рис. 42, а), ие- обх тнмый для удержания болванов в верхней опоке формы. Мотель литниковой системы располагают на разъеме формы с той стороны моделей, где нет знаков для шарниров.
Устанавливают верхнюю опоку, наполняют ее смесью и уплотняют (рис. 42, д), стараясь при этом не ударять трамбовкой по каркасу. Излишки смеси срезают и делают два-три накола веитиляциоиной иглой в болваны моделей вокруг каркаса. Затем снимают верхнюю полуформу так, чтобы модели остались в нижней полуформе. Верхнюю опоку следует снимать аккуратно, чтобы не разрушить подвесные болваны.
Исправляют возможные повреждения отпечатка моделей в верхней полуформе. Из нижней полуформы удаляют модели и в отпечатки знаков моделей вставляют специальные металлические стержни (см. рис 42, а). Эти стержни образуют в шарнире отливки крышки прорезь и отверстие. Чтобы пластинки и пруток легко удалялись из отливки, их перед установкой в форму смачивают водой (лучше маслом) и посыпают мелким песком.
После установки стержней обе полуформы припыливают и собирают в форму для заливки. Разрез готовой формы показан на рис. 42, е.
§ б. Формовка по разъемной модели
4 Зотов Б. Н4 Зотов Б. НРассмотренными выше способами изготовляют литейные формы по неразъемным моделям, как правило, для простых изделий. Неразъемные модели сложных изделий нельзя удалить из Формы, ие повредив ее стенок. Поэтому для удобства нзготов- 97
4 Зотов Б. Н
4 Зотов Б. Н
ления литейной формы модели таких изделий делают разъемными.
Формовку по разъемным моделям и моделям с отъемными частями рассмотрим на примерах изготовления литейных форм для простых детских игрушек, представляющих собой уменьшенные оригиналы предметов домашнего обихода. Следует заметить, что несмотря на внешнюю простоту этих изделий, изготовление литейных форм для них требует от формовщика большого опыта ц умения. Сложность изготовления литейных форм для детских игрушек заключается в их малых размерах. Достаточно сказать, что диаметр игрушки «Горшок» равен 36 мм. В литейных формах таких изделий часто имеются небольшие болванчики, не выдерживающие прн заливке формы давления движущегося металла —_ они всплывают илн разрушаются. Высокая степень уплотнения смеси, гарантирующая целостность формы, уменьшает ее газопроницаемость н ведет к образованию неровной, шероховатой поверхности отливки или к браку изделия по газовым раковинам.
В качестве примера формовки по разъемной модели рассмотрим изготовление литейной формы для игрушки «Утюжок».
Чугунную илн бронзовую модель утюжка делают пустотелой с разъемом по вертикальной плоскости, проходящей через ручку. Половинки модели соединяют между собой шипами, укрепленными в ручке и корпусе утюжка. В опоке формуются четыре модели.
Порядок операций формовки следующий.
На подмодельную плиту укладывают четыре половинки моделей без шипов и модель питателей литниковой системы (рис. 43, а), затем накрывают их нижней опокой и формуют ее в обычном порядке.
Готовую полуформу переворачивают вместе с подмодель- ной плитой. На поверхность разъема укладывают вторые половинки моделей, а между ними модель шлакоуловителя н стояка (рис. 43, б). Вворачивают в модель подъемы, необходимые для удержания верхних половинок моделей в верхней полуформе при разъеме формы. Припыливают поверхность разъема, устанавливают верхнюю опоку и формуют ее (рис. 43, в).
На поверхности заформованной верхней опоки закрепляют подъемы моделей (рис. 43, г), удаляют модель стояка. Затем верхнюю полуформу снимают и, поставив ее на ребро, вывинчивают подъемы моделей.
Извлекают модели из верхней и нижней полуформ, исправляют их отпечатки н собирают форму для заливкн (рис. 43, б).
При формовке таких моделей проще было бы не крепить половинки моделей к верхней полуформе, оставив нх при разборке формы, на ннжией полуформе. Однако при таком способе возникает опасность поломки формы. Во избежание этого необходимо удалять модель нз формы, а не снимать форму с модели.
Рис. 43. Форможм по рмъемной модели детсеой игруши «Утюжок»
Наиболее сложной формовкой по разъемной модели является формовка детской игрушки «Горшок» (рис. 44, а). Сложность изготовления литейной формы горшка заключается в устройстве и креплении в нижией опоке небольшого болванчика, который может быть легко разрушен заливаемым в форму металлом. Горшок формуют по бронзовой разъемной модели с хорошо отполированной поверхностью, состоящей из двух частей — венца и латочки. Части модели соединяют в процессе формовки замком, имеющим вид кольцевых выточек на обеих частях модели.
Процесс формовки состоит в следующем.
Модель латочки с щелевым литником заформовывают в верхней опоке (рис. 44, б). Опоку переворачивают и снимают подмо- Дельную плиту.
Очищают выточку замка модели латочкн от попавшей в иее смеси, устанавливают на ней модель венчика (рис. 44, в). Внутрь модели насеивают облицовочную смесь и, слегка уплотнив ее пальцем, вставляют каркас в виде пустотелого грузика. Такой каркас, увеличивая массу и прочность болвана, предотвращает сдвиги болвана в форме и его подъем металлом при заливке. После этого, придерживая венчик модели от подъема, уплотняют формовочную смесь внутри модели вокруг грузика и иа поверхности болвана (рнс. 44, г).
Рис. 44. Формовка детской игрушки «Горшок»
Подготовив поверхность разъема формы, снимают модель венчика, обнаженную часть болвана припиливают порошком древесного угля, модель венчика устанавливают на прежнее место. Такая операция необходима для увеличения огнеупорности болвана. После этого поверхность разъема прнпыливают, устанавливают нижнюю опоку, и скрепив ее с верхней, формуют (рис. 44, д).
С заформованиой нижней опоки срезают излишек смеси, накалывают в ней вентиляционные каналы. Затем, раскрепив опокн, с верхней полуформы снимают нижнюю, смачивают края болвана у стенок модели венчика и, слегка поворачивая, снимают модель венчика с болвана (рис. 44, е). Обе полуформы припылн- вают, нижнюю устанавливают на верхнюю (рис. 44, acY
Скрепив опоки, форму осторожно переворачивают, нз верхней полуформы удаляют модель лнтника, а затем снимают ее с нижней полуформы. Металлической проводкой в снятой полуформе прорезают щелевой лнтник, в нижней полуформе с болвана снимают модель латочки (рис. 44, а). Просвет между стенками нижней 100
олуформы и болваном (полость венчика) следует осторожно очи- ”ь мягким пером и продуть, удаляя возможные засоры. После ^того обе полуформы припыливают н собирают форму для заливки (рис. 44, б).
6. Формовка по модели с отъемными частями
В практике изготовления форм бывают случаи, когда на по- верхности отливаемого изделия, а значит, и на модели расположены части, затрудняющие свободное удаление модели из формы. Для удобства изготовления литейной формы такие части на модели делают отъемными и крепят их к корпусу модели винтами, шпильками или шипами в виде «ласточкина хвоста» (см. рис. 19, б). В процессе формовки отъемные части, остающиеся после извлечения корпуса модели в форме, удаляют из нее отдельно.
Наиболее простым примером формовки по моделям с отъемными частями является изготовление литейной формы пояска колонны (рис. 45, о).
Процесс формовки пояска состоит нз следующих операций.
Металлическую модель пояска, имеющую на боковой поверхности отъемные части, укрепленные на ней шипами в виде «ласточкина хвоста», укладывают на гладкую подмодельную плиту (рис. 45, б). В полости модели устанавливают модель питателя, накрывают ннжней опокой, изготовляют нижнюю полуформу (рнс. 45, в). Полуформу переворачивают вместе с модельной плитой. Подготовив поверхность разъема в центре основания модели питателя, устанавливают модели шлакоуловителя и стояка.
Затем устанавливают верхнюю опоку и (рнс. 45, г).Затем устанавливают верхнюю опоку и (рнс. 45, г).верхней полуформыверхней полуформыРис. 45. Формовая по модели с отъемными частямиРис. 45. Формовая по модели с отъемными частями- производят формовку
Затем устанавливают верхнюю опоку и (рнс. 45, г).
Затем устанавливают верхнюю опоку и (рнс. 45, г).
верхней полуформы
верхней полуформы
Рис. 45. Формовая по модели с отъемными частями
Рис. 45. Формовая по модели с отъемными частями
Удаляют модель стояка, снимают верхнюю полуформу (рис. 45, д). На поверхности разъема в нижней полуформе уби- рают модель питателей.
Ввернув подъемы, удаляют модель так, чтобы ее отъемные части остались в опоке (рис. 45, с).
Извлекают отъемные части модели, как показано на рис. 45, эк, т. е. отъемную часть модели в начале отодвигают в горизонтальном направлении (рис. 45, ж, слева), а после выхода ее выступа нз смеси поднимают вверх (рис. 45, ж, справа).
Отделывают полуформы и собирают формы для заливкн. Разрез готовой формы пояска показан на рнс. 45, з.
Более сложной по устройству и креплению отъемных частей иа модели является формовка детской игрушки «Котелок». Ушки у латунной модели делают отъемными. Каждое состоит из двух частей (см. рис. 19, о): ушка / и мочки 2. Отъемные части крепятся к корпусу модели винтами, проходящими через отверстия в стенке модели (см. рис. 19, б).
Литейную форму котелка изготовляют следующим образом;
Модель с привернутыми ушками укладывают на подмодельную плиту. Ушки обкладывают просеянной облицовочной смесью, которую уплотняют. Затем модель накрывают верхней опокой, в дно ее устанавливают точно подогнанную по поверхности модель щелевой литниковой системы. Модель прнпылнвают, насеивают облицовочную смесь и производят формовку верхней полуформы.
Верхнюю полуформу переворачивают вместе с подмодельной плитой, отворачивают винты, удерживающие модели ушек. Поверхность разъема формы присыпают разделительным песком.
Устанавливают нижнюю опоку, скрепляют ее с верхней и изготовляют нижнюю полуформу. Затем обе полуформы переворачивают.
Удаляют модель литниковой системы, снимают верхнюю полуформу так, чтобы корпус модели остался на болваие в нижней полуформе. Поставив снятую полуформу отпечатком вверх, из формы удаляют модели ушек, вначале — ннжние части (ушки), а затем — верхние (мочки), как показано на рис. 19, в. После этого в верхней полуформе на дне отпечатка проводкой поправляют отверстие щелевого питателя.
„, отделы- поверхность болвана, заглаживая следы отверстий для вин- удержнвающих модели ушек. Обе полуформы припыли- и форму собирают для заливки. „, отделы- поверхность болвана, заглаживая следы отверстий для вин- удержнвающих модели ушек. Обе полуформы припыли- и форму собирают для заливки.ТОВ, ваютТОВ, ваютС болвана в иижней полуформе снимают модель, вают р-'м*' *
„, отделы- поверхность болвана, заглаживая следы отверстий для вин- удержнвающих модели ушек. Обе полуформы припыли- и форму собирают для заливки.
„, отделы- поверхность болвана, заглаживая следы отверстий для вин- удержнвающих модели ушек. Обе полуформы припыли- и форму собирают для заливки.
ТОВ, вают
ТОВ, вают
Формовка с подрезкой
В практике литья художественных изделий часты случаи, когда края формуемой модели, имеющей сложный рельеф, не плотно прилегают к плоской подмодельной плите. Прн формовке 102
Рис. 46. Формоежд с подреажоЯ
по такой модели нижней опоки смесь попадает в зазоры между краями модели и поверхностью подмодельной плиты и при разборке формы не позволяет удалить из нее модель, не повреждая стенок формы. Но если смесь, находящуюся в зазорах, удалить из нижней полуформы, а образовавшиеся углубления оформить в виде болванов в верхней полуформе, то получившаяся фасонная поверхность разъема формы, соответствующая рельефу краев модели, не будет мешать свободному удалению модели из ннжней по л у фор мы.
Такую фасонную (фигурную) поверхность разъема формы выполняют в перевернутой нижией полуформе путем подрезки смесн в тех местах, где конфигурация модели ие позволяет извлекать ее из формы без разрушения последней (рис. 46, д)
Подрезку формовочной смеси делают в виде углублений с пологими стенками так, чтобы смесь из них в виде болванов могла свободно выниматься при разъеме формы. Описанный способ формовки носит название формовки с подрезкой.
Рассмотрим формовку с подрезкой на примере изготовления литейной формы постамента подчасника.
Латунную модель постамента (рис. 46, а) устанавливают на под модельную плиту (рис. 46, 6), накрывают нижней опокой и набивают ее (рис. 46, в).
Заформованную опоку переворачивают (рис. 46, г) и выполняют подрезку смеси (рис. 46, д).
Посыпав разделительным песком полученную поверхность Разъема формы, устанавливают верхнюю опоку. Подставив в цен- тре дна модели щелевой лнтннк, устанавливают верхнюю опоку И изготовляют верхнюю полуформу.
Удаляют модель стояка, снимают верхнюю полуформу поправляют в ней проводкой щелевой питатель. Из нижией полуформы удаляют модель, делают подчеканку отпечатка модеди и форму собирают для залнвки (рнс. 46, е).
Формовка с фальшивой опокой
Прн серийном производстве отливок изготовление литейных форм способом подрезки невыгодно. Эта работа отнимает у формовщиков много времени. Удобнее формовать такие модели с помощью специальной модельной плнты, поверхность которой соответствует конфигурации нижней поверхности модели. Однако применение специальных модельных плнт в формовке ажурного литья ограничено тем, что их изготовление очень сложно. Например, создание такой модельной плнты для формовки ажурной тарелки или блюда (см. рис. 63) потребовало бы затраты большего количества времени модельщиков высокой квалификации (резчиков по дереву). Поэтому в практике изготовления литейных форм по моделям с ажурной поверхностью находят большое применение так называемые фальшивые опоки. Фальшивыми зтн опоки называют потому, что они не участвуют в процессе заливкн форм, а являются как бы фигурной модельной плитой прн изготовлении первой полуформы (верхней нли нижней). Фальшивые опоки изготовляют часто из той же формовочной смесн, что н саму форму, но с более высокой степенью уплотнения. В тех случаях, когда при помощи одной и той же фальшивой опоки необходимо изготовить большое число форм, их делают из более прочных материалов, таких, как глнна, гипс или цемент.
В зависимости от формы модели и применяемого материала существует несколько способов изготовления фальшивых опок: фальшивую опоку можно изготовить обычным способом уплотнения, вдавливания модели, прессованием и заливкой. Обычным способом изготовляют фальшивые опокн для формовки невысоких тонкостенных моделей.
Для изготовления такой фальшивой опоки модель укладывают на гладкую подмодельную плиту в положение, удобное для изготовления формы. Модель накрывают опокой, выбранной для фальшивой опоки, засыпают в нее формовочную смесь и плотно трамбуют. Срезав излишек смеси, опоку переворачивают и подрезают поверхность разъема в тех местах, где модель не касалась подмодельной плнты. Затем поверхность разъема вокруг модели примачивают, модель удаляют. Исправив повреждения отпечатка модели в опоке, для увеличения прочности ее сушат. После сушки фальшивую опоку можно использовать как модельную плиту для набивки верхних или ннжннх опок формы.
Для высоких, массивных моделей такой способ изготовления фальшивых опок непригоден. Возникают неудобства в подрезке глубоких вырезов в поверхности разъема формы, а, кроме того, 104
Рис. 47. Изготовление фальшивой опоки по специальной плите} й — прессованием: б — набивкой
большие болваиы в ряде случаев могут оказаться в дальнейшем в верхней полуформе. Поэтому для высоких моделей фальшивые опоки удобнее изготовлять способом вдавливания модели. В этом случае процесс изготовления фальшивой опоки сводится к следующему: выбранную опоку устанавливают на гладкую подмодельную плиту и заформовывают ее смесью. Перевернув опоку, формовочную смесь на разъеме разрыхляют и вдавливают в нее легкими ударами деревянного молотка модель на требуемую глубину, вокруг модели смесь уплотняют и подрезают до получения нужной поверхности разъема формы. Такой способ изготовления фальшивых опок применяют для кусковой формовки сложных моделей. Способ изготовления фальшивых опок путем вдавливания модели удобен, но при большом их числе изготовления у модели от ударов при вдавливании искажается поверхность, а со временем и ее форма.
Удобнее (в отношении сохранения модели и увеличения производительности труда формовщика) способ получения поверхности в фальшивой опоке путем прессования ее специальной плитой (рис. 47, а).
Для этой цели по готовой фальшивой опоке, как по модели, способом формовки с подрезкой болвана изготовляют литейную форму и в ней отливают нз чугуна плиту-обратиик. Рабочая поверхность плиты будет представлять собой обратный рельеф поверхности фальшивой опоки. Для получения фальшивой опоки заформованную опоку переворачивают, верхний слой смеси в ней разрыхляют. На штыри опоки надевают плнту-обратник А рабочей частью вниз. Поднимая н опуская плиту, впрессовывают ее рабочую поверхность в смесь. Плиту-обратник можно использовать и как модельную плиту для изготовления фальшивых опок обычным способом (рис. 47, 6).
Гипсовые и цементные фальшивые опоки изготовляют путем Заливки модели в опоке раствором этих материалов и их подрезки Для получения поверхности фальшивой опоки. Фальшивые опоки, изготовленные из гипса н цемента, более долговечны, однако их применение, особенно опок из цемента, в производстве художественных отливок ограничено вследствие быстрого изнашивания поверхности моделей вследствие трения о грубую поверхность фальшивой опоки.
Процесс формовки с фальшивой опокой начинают либо с изготовления фальшивой опоки, либо с установки модели в готовую фальшивую опоку, как на фасонную подмодельную плиту. Все остальные операции изготовления литейной формы ничем не отличаются от обычной формовки на гладкой подмодельной плите рассмотренной ранее
Формовка со специальной подмодельной плитой
Заменить фальшивую опоку можно специальной подмодель- ной плитой, поверхность которой повторяет поверхность фальшивой опокн. Это особенно удобно при массовом производстве отливок, где пришлось бы изготовлять много фальшивых опок.
Примером формовки со специальной модельной плитой может быть процесс изготовления литейной формы пепельницы «Ванночка» (рис. 48, а). Такую пепельницу формуют по латунной модели с хорошо обработанной поверхностью на специальной под- модельной плите, имеющей на поверхности вырезы, соответствующие размерам н форме буртиков модели.
Рис.Рис.45. Формовка со специальной подмодельной плитой45. Формовка со специальной подмодельной плитойДля изготовления литейной формы две модели укладывают на подмодельной плите (рис. 48, б) н накрывают верхней опокой. Модели в опоке припыливают, насеивают на них облицовочную смесь и обжимают ее вокруг модели руками. В дно моделей устанавливают щелевые литники и, укрепив их в смеси, изготовляют верхнюю полуформу. Заформованную опоку переворачивают вместе с модельной плитой. Плнту снимают, поверхность формы припыливают. Углубления моделей заполняют просеянной формовочной смесью и для увеличения прочности будущих болванчиков в углубления моделей устанавливают деревянные палочки- солдатики. Затем на верхнюю полуформу устанавливают опоку и изготовляют нижнюю полуформу (рнс. 48, в). После этого обе полуформы переворачивают вместе. Удалив модели, снимают верхнюю полуформу, проводкой в
Рис.
Рис.
45. Формовка со специальной подмодельной плитой
45. Формовка со специальной подмодельной плитой
каждом отпечатке модели верхней полуформы прорезают литниковые каналы, в нижней полуформе с болванов снимают модели. Полуформы прнпы- ливают, для увеличения огнеупорности болванов производят подчеканку и собирают форму для заливки.
Разрез готовой формы показан на рис. 48, г.
Формовка по модельной плите
формовку по модельной плите рассмотрим на процессе изготовления литейной формы барельефа. Процесс формовки состоит из следующих операций: модельную плиту барельефа устанавливают на иижней опоке шлакоуловителем вверх, на плиту устанавливают верхнюю опоку и модель стояка. Затем выполняют операции по изготовлению верхней полуформы. Обе опоки переворачивают, производят формовку нижней опоки. Ннжнюю полу- дорму вместе с модельной плитой снимают, переворачивают и устанавливают для снятия с нее модельной плиты. Удалив модельную плиту, производят подчеканку отпечатка в нижней полуформе. Припиливают полость верхней полуформы и собирают форму для заливки. Описанный порядок формовки по плите позволяет удалять модель из формы, а не форму снимать с модели, что приводит к частым повреждениям стенок формы.
Формовка в съемных опоках
Опока является одним из основных приспособлений, используемых при изготовлении отлнвок. Наибольшим разрушающим действием опока подвергается в процессе заливки формы и выбивки из нее отливки. Следовательно, если опока не будет участвовать в этих операциях, то она будет меньше разрушаться и срок ее службы будет больше. При производстве отливок с использованием формовки в специальных съемных опоках, опоки не участвуют в заливке и выбивке форм.
Применение съемных опок дает следующие преимущества: исключается необходимость наличия большого парка опок, так как для формовки всех одинаковых литейных форм используется одна пара опок;
облегчается процесс выбивки залитых форм;
появляется возможность использования для изготовления опок легких алюминиевых сплавов. Высокая стоимость опок при этом компенсируется увеличением срока их службы.
В производстве художественных изделий использование съемных опок удобно при литье архитектурных отливок. В съемных опоках литейные формы изготовляют, как в обычных опоках, и чаще всего по двусторонним модельным плитам.
Процесс изготовления литейной формы в съемных опоках следующий:
L Модельную плиту помещают между нижней и верхней опоками и изготовляют нижнюю полуформу. Сверху укладывают Щиток (рис. 49, а) и полуформу вместе с модельной плитой и верхней опокой переворачивают на 180 °C.
Устанавливают модель стояка, заполняют верхнюю опоку формовочной смесью и уплотняют ее (рис. 49, б).
Рнс. 49. формовка в съемных опокахРнс. 49. формовка в съемных опоках3. Удалив модель3. Удалив модельстояка, снимают верхнюю полуформу и производят ее отделку (рнс. 49, в).
Рнс. 49. формовка в съемных опоках
Рнс. 49. формовка в съемных опоках
3. Удалив модель
3. Удалив модель
С нижней полуформы снимают модельную плиту (рис. 49, г).
формуП(рис6 4™^™ " прнпыливання о6енх полуформ собирают
смесь в верхнейсмесь в верхнейРаздвинув щитки А, которые в положении Б удерживают ru п и®^-и.,л.”. ОПОКС (рис. 49, е), обе опокн снимают с формы, подается под заливку. Перед заливкой на форму надевают специальную металлическую рамку-
смесь в верхней
смесь в верхней
Форма на щитке для скрепления жакет.Форма на щитке для скрепления жакет.Вопросы для повторения
Форма на щитке для скрепления жакет.
Форма на щитке для скрепления жакет.
L Какие Вы знаете способы изготовления литейных форм?
Из каких операций состоит процесс изготовления литейной формы?
Как нужно располагать модель в опоке?
Почему на поверхность модели формовочную смесь насеивают?
Б. Как следует уплотнять формовочную смесь в опоке?
Что такое вентилирование формы?
Что лучше делать, удалять модели из формы или снимать формы с модели?
В каких случаях прн формовке художественного литья разделительный песок заменяют древесноугольной пылью?
В чем заключается подчеканка формы?
Когда применяют формовку по модели с отъемными частями?
В каких случаях формуют по разъемной модели и как?
В каких случаях применяют формовку с подрезкой?
Когда применяют формовку с верхним болваном?
Чем неудобна формовка по одиночным моделям при большом нх числе в опоке?
Что такое фальшивая опока и какие Вы знаете способы ее изготовлении?
Каковы преимущества съемных опок?
Глава
СТЕРЖНИ И ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЕ
Стержни и требования, предъявляемые к ним
Стержнем называют часть литейной формы, которую обычно изготовляют отдельно от самой формы н вставляют в нее при сборке для создания внутренних полостей и отверстий в отливке. В некоторых случаях стержень изготовляют с использованием полости формы.
Стержень состоит из части, образующей внутреннюю поверхность отливки, и опорной знаковой части, с помощью которой он крепится в стенках формы. Кроме того, знаки служат для отвода газов, образующихся в стержне при заливке формы. Стержень, являясь частью литейной формы, должен удовлетворять всем требованиям, которые предъявляют к самой форме. Однако, находясь в форме прн заливке в более трудных условиях, стержень должен отвечать более жестким требованиям. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим, в каких условиях находится стержень в форме во время заливки ее расплавленным металлом.
Стержень, образующий полость в отливке, чаще всего расположен в центре полости литейной формы, поэтому он со всех сторон подвергается давлению и воздействию высокой температуры заливаемого в форму металла.
Следовательно, чтобы противостоять давлению металла, которое может вызвать деформацию стержня или его разрушение, стержень должен быть более прочным, чем форма.
В стержне, как и в форме, образуются газы. Газы, образовавшиеся в форме, могут выходить из нее через вентиляционные каналы и стенкн формы. Кроме того, форма при залнвке, соприкасаясь с металлом одной стороной, прогревается постепенно. Поэтому в форме создаются более благоприятные условия выхода образующихся в ней газов.
В стержне условия газообразования н выхода газов иные. При заливке формы стержень, омываясь металлом со всех сторон, прогревается быстрее, чем форма. Следовательно, быстрее образуются в нем и газы.
Если в форме газ выходит во всех направлениях, то выход газа из стержня возможен только через его знаки, составляющие
109
ОТ.ОТ.незначительную часть поверхности. Для обеспечения нормальной заливкн полости формы металлом газ, образовавшийся в стержне должен быть своевременно удален; при этом газ не должен выходить на рабочую поверхность стержня, так как он может проникнуть в металл и остаться в нем, образуя газовые раковины в лнвке. Поэтому для получения отлнвки хорошего качества стер, жень должен быть более газопроницаемым, чем форма.
ОТ.
ОТ.
Известно, что стержень при залнвке формы подвергается в ней большему температурному воздействию металла. Следовательно, создается большая опасность образования пригара на поверхности отливкн со стороны стержня. Прн этом следует помнить, что пригар, образующийся на внутренних стенках отлнвки, удалять труднее, чем пригар, образующийся на внешней поверхности отлнвки. В отливках художественных изделий пригар с внутренних стенок часто совершенно невозможно удалить из-за малых размеров полости или отверстий в ней. Поэтому стержень должен быть более огнеупорным, чем форма.
При усадке отливка обычно отходит от стенок формы и оказывает давление на стержень. Стержень не должен мешать усадке отливки в форме, иначе в ней могут образоваться трещины. Следовательно, стержень должен быть более податливым, чем форма.
Стержни должны хорошо выбиваться из отливки. В художественных отливках выбнваемость стержней имеет особое значение, так как их часто приходится удалять через отверстия небольшого сечения, оставшиеся в стенке отливкн от каркаса стержня.
Таким образом, стержни должны быть прочными в сыром и сухом состояниях, иметь достаточную газопроницаемость, огнеупорность и податливость. Кроме того, стержни должны хорошо выбиваться из отливкн и не отсыревать в форме.
Классификация и виды стержней
Стержни в зависимости от конфигурации и условий, в которых они находятся в литейной форме, делят на пять классов.
К первому классу относятся стержни сложной формы с тонкими частями н малым сечением стержневых знаков, образующие в отливках узкие труднодоступные для очистки внутренние полости. Стержни должны обладать высокой прочностью, огнеупорностью, податливостью, газопроницаемостью.
Ко второму классу относятся стержни более массивные, чем стержни первого класса; они имеют более развитые знаки н отдельные тонкие части и ребра; эти стержни должны иметь значительную прочность и хорошую податливость.
Третий класс —стержни несложных очертаний, образующие ответственные необрабатываемые полости в отливке; они имеют развитые знаки, позволяющие газам легко удаляться. Стержни НО
д0Лжны обладать средней прочностью и достаточной податли- востьЮ-
К стержням четвертого класса относятся массивные стержни несложной конфигурации с развитыми знаками, образующие полости, подвергающиеся механической обработке. Стержни должны обладать небольшой прочностью.
Пятый класс составляют массивные стержни простых очерта- иий. образующие большие внутренние полости в крупных отливках.
В зависимости от применяемых материалов стержни можно подразделить на песчаио-масляные, песчано-глинистые, песчаносмоляные, этилсилнкатные, содержащие быстротвердеющне связующие, песчано-цементные и металлические. по конструктивным особенностям — на объемные и оболочковые; по способу упрочнения — на сырые (не упрочняемые), сухие, холоднотвердеющие, горячетвердеющне.
В производстве художественных н архитектурных изделий наибольшее применение получили сухие и сырые песчано-мас- ляные и песчано-глинистые стержни. При литье по выплавляемым моделям применяют массивные и оболочковые этилсиликатные стержни.
Способы изготовления стержней
В современных условиях производства технологический процесс получения отливок разделен в литейном цехе на операции, каждая из которых выполняется отдельной группой рабочих (формовщиком, стерженщиком, сборщиком и т. д.). Например, формовщик для изготовления литейных форм получает готовую формовочную смесь, приготовленную в смесеприготовительном отделении, пользуется стержнями, изготовленными стерженщиками в стержневом отделении цеха.
Такое разделение труда в производстве художественных отливок не всегда возможно. Например, невозможно отделить процесс изготовления стержня н формы, если стержень изготовляется в полости формы или в полости пустотелой модели, находящейся у формовщика в работе. В этих случаях изготовление стержня входит в обязанность самого формовщика. Поэтому формовщик художественных отливок должен знать приемы и способы изготовления стержней не хуже, чем способы и приемы изготовления самой формы.
В производстве художественных и архитектурных отливок применяют стержни различной сложности и размеров, поэтому формовщику в процессе работы часто приходится иметь дело с различными способами изготовления стержней.
К наиболее часто применяемым способам относятся: изготовление стержней в стержневых ящиках и пустотелых моделях;
изготовление стержней в полости литейной формы;
изготовление стержней для неразъемных керамических форм в пресс-формах;
изготовление стержней для форм крупных архитектурных отливок с помощью шаблонов.
Инструменты и приспособления, применяемые для изготовления стержней, в основном те же, что и для изготовления литейных форм. Дополнением к ним являются скобы и струбцины для скрепления частей стержневых ящиков, различные по геометрической форме, набойки для уплотнения смеси в тонких частях стержней, шаблоны для проверки готового стержня. Сюда же следует отнести шаблоны с приспособлениями для изготовления стержней, каркасы для стержней и специальные фасонные металлические плиты для сушки фасонных стержней небольшой прочности — драйеры. Для скрепления деревянного стержневого ящика перед уплотнением стержневой смесн в его полости применяют металлические скобы. Части металлических ящиков скрепляют струбцинами, болтами или крючками, установленными на боковых стенках ящиков. При массовом производстве стержней для скрепления частей ящика применяют специальные пневмозажимы.
Смесь в ящике уплотняют набойками, размеры и форма которых зависят от размера н формы полости стержневого ящика. Крупные стержни набивают ручными и пневматическими трамбовками, применяемыми для уплотнения смесн в форме.
Для выполнения в стержнях вентиляционных каналов используют иглы, ничем ие отличающиеся от применяемых прн формовке. Формовочными гладилками и ланцетами заглаживают швы и подрезают заусенцы на поверхности стержня. Подрезку тела стержня при его иабнвке в полости формы производят специальными (тельными) ланцетами.
Изготовление стержней в ящиках
В стержневом ящике можно изготовить стержень почти любой сложности и формы. Поэтому этот способ при изготовлении мелких и средних стержней самый распространенный.
Процесс изготовления стержня в ящике заключается в следующем:
Подготовка стержневого ящика. Половинки разъемного стержневого ящика простого цилиндрического стержня (рис. 50, а) очищают от пыли й остатков стержневой смеси. Для лучшего отделения стержня от стенок ящика рабочую поверхность ящика смазывают разделительной жидкостью (керосином). Подготовленные половники ящика скрепляют скобами или струбцинами н устанавливают вертикально на плиту (рис. 50, б).
Уплотнение стержневой смеси. Полость стержневого ящика заполняют стержневой смесью и уплотняют ее набойкой или трамбовкой в зависимости от размера полости. Обращают особое вни- 112
IIРис. 60. Изготовление стержня в стержневом ящикеРис. 60. Изготовление стержня в стержневом ящикеуплотнениипониженнойуплотнениипониженноймайне на степень уплотнения смесн. При сильном стержневой смеси в ящике стержень получается с газопроницаемостью, что в дальнейшем приведет к образованию газовой раковины в отливке. При слабом уплотнении смеси стержень может сломаться или будет разрушаться металлом при заливке формы, вследствие чего в отливке появятся песчаные рако-
I
I
Рис. 60. Изготовление стержня в стержневом ящике
Рис. 60. Изготовление стержня в стержневом ящике
уплотнениипониженной
уплотнениипониженной
ВИНЫ.
Установка каркаса. Уплотнив стержневую смесь на 1/4 часть высоты стержневого ящика, в центре его полости для повышения прочности устанавливают каркас-пруток нз проволоки. Длина прутка должна быть несколько меньше длины стержня (рис. 50, в). В более крупных стержнях каркасы делают в виде труб с отверстиями иа поверхности или в виде чугунных рамок Q залитыми прутками.
Вентилирование стержня. Для увеличения газопроницаемости стержня в уплотненной стержневой смеси в ящике делают несколько наколов вентиляционной иглой. Наколы должны быть расположены в стержне равномерно и не должны выходить на его рабочую поверхность.
В более крупных и сложных стержнях, имеющих выступающие узкие части, для выполнения вентиляционных каналов прокладывают полый капроновый шнур нли восковые фитили, концы которых выводят в знаковые части. В процессе сушки воск расплавляется и вытекает из фасонных вентиляционных каналов.
Извлечение стержня из ящика. После изготовления стержня со стержневого ящика снимают скобы, струбцины и т. д. Установив ящик в горизонтальное положение, снимают верхнюю половину (со штырями) (рис. 50, г); на иижнюю половину устанавливают рамку, заполняют ее сухим безглинистым песком; на рамку кладут сушильную плиту (рис. 50, д). Стержневой ящик
113
Рис. 51. Извлечение стержня из ящикаРис. 51. Извлечение стержня из ящика
Рис. 51. Извлечение стержня из ящика
Рис. 51. Извлечение стержня из ящика
вместе с рамкой и плитой переворачивают на 180 °, с рамки снимают стержневой ящик (рис. 50, е). Сняв с сушильной плиты рамку (рис. 50, ж), стержень на плите с песчаной постелью (подсыпкой) отправляют для сушки в печь.
При изготовлении песчано-глннистых стержней, имеющих достаточную прочность в сыром состоянии, извлекать стержень из ящика можно, раздвигая половинки стержневого ящика на плите (рис. 51, а).
Фасонные стержни из малопрочных в сыром состоянии смесей в массовом производстве извлекают из ящиков, используя фасонные сушильные плиты—драйеры (рис. 51, 6).
Рассмотрим несколько примеров изготовления стержней различной сложности в стержневых ящиках.
В неразъемных ящиках (см. рис. 29, с) изготовляют простые стержни, имеющие уклоны стенок, достаточные для легкого извлечения их из ящиков. Для изготовления стержня в полость ящика набивают стержневую смесь, делают в стержне вентиляционные каналы и накрывают ящик сушильной плитой. Ящик вместе с плитой переворачивают н, легко ударяя по его стенкам деревянным молотком, снимают со стержня. Стержень, оставшийся на плите, сушат илн устанавливают в форму в сыром состоянии.
Стержень для отливки, например, карандашницы имеет более сложную форму и знак на одном конце. Такой стержень изготовляют в металлическом разъемном ящике (см. рис. 29, в) в следующей последовательности:
Хорошо очищенные, смоченные разделительной жидкостью (керосин) половинки стержневого ящика соединяют, скрепляют струбциной и устанавливают на рабочем месте знаковой частью вверх (см. рнс. 29, в).
Полость ящика до половины его высоты наполняют стержневой смесью и уплотняют ее набойкой, как и в предыдущем случае.
В центре полости ящика для прочности стержня устанавливают каркас в виде железной трубки диаметром 8—10 мм с отверстиями на поверхности. Применение такого каркаса увеличи- 114
Рис. И. Ихготоменпо стержни ■ стержвеео* ищим с глухо» полостьюРис. И. Ихготоменпо стержни ■ стержвеео* ищим с глухо» полостью
Рис. И. Ихготоменпо стержни ■ стержвеео* ищим с глухо» полостью
Рис. И. Ихготоменпо стержни ■ стержвеео* ищим с глухо» полостью
вает не только прочность стержня, но и его газопроницаемость. Каркасную трубку делают такой длины, чтобы она не выступала за знак и не доходила до нижнего края ящика на 10—15 мм. При близком расположении каркаса от поверхности стержня в трубку при заливке формы может прорваться металл, который преградит
смесьюсмесьюпуть выходящим газам.
смесью
смесью
После установки каркаса полость ящика заполняют
и уплотняют ее доверху.
Срезав излишек стержневой смеси вровень с краями ящика, его переворачивают и устанавливают на столе знаковой частью вниз.
Установив таким образом ящик, продолжают уплотнение смеси в носке. Излишек смеси срезают вровень со стенками ящика. Срезанную поверхность стержня хорошо заглаживают.
С ящика снимают крепление, легко ударяя по половинкам ящика с торца, раздвигают их в стороны. Оставшийся на плите стержень помещают в сушило.
Большая часть отливок художественных изделий имеет глухие внутренние полости, не выходящие на поверхность отлнвки. Следовательно, у стержней, образующих эти полости, иет знаков, а у стержневых ящиков — таких отверстий в стенках, через которые можно было бы заполнять полость ящика стержневой смесью. Поэтому стержни для отлнвок с глухими полостями изготовлять описанным выше способом нельзя.
В качестве примера рассмотрим процесс изготовления стержня (рис. 52, а) в ящике с глухой полостью.
В половину стержневого ящика с отверстиями под штыри (рис. 52, 6) накладывают стержневую смесь и уплотняют ее руками (рис. 52, в). Большая плотность подобных стержней уменьшает их способность легко выбиваться из отливок. Стержни, образующие в отливках глухие полости, должны удаляться из ннх (высыпаться) через небольшие отверстия, остающиеся в стенке отливки после удаления каркасной трубки стержня.
Излишек стержневой смеси срезают вровень с краями ящика. На поверхность половины стержня в ящике укладывают точно подогнанный по знакам на стенках ищика и смазанный раствором белой глины каркас (рис. 52, а). Каркас стержня представляет
116
собой железную коническую трубку с припаянным нли плотно привязанным к ней пр утком-по перечни ком. В случае припаивания массивного поперечника последняя должна быть выполнена так, чтобы припой мог легко расплавиться в процессе заливки формы и каркасную трубку можно было свободно вынуть из отливки. Поперечник в этом случае остается залитым в стенках отлнвки.
На каркас накладывают слой стержневой смеси и придают ей примерную форму полости второй половинки стержневого ящика (см. рнс. 52, в). Смесь уплотняют припыленной второй половиной ящика, надевая ее па первую, постукивая по ее поверхности деревянным молотком.
Верхнюю часть ящика снимают (рис. 52, д), после этого удаляют смесь, попавшую в разъем между половинами ящика в процессе уплотнения стержня. На неуплотненные места поверхности стержня добавляют смесь н продолжают уплотнять стержень. Повторяют эту операцию до получения достаточной плотности поверхности стержня.
Добившись необходимой плотности стержня, его поверхность припиливают графитом, обкладывают слоем рыхлой смеси и накрывают плитой, на которой его будут сушить.
Переворачивают плиту вместе с нижней половиной ящика н осторожно снимают ее со стержня. Стержень, оставшийся на слое смеси плиты, отделывают, заглаживают его шов и поверхность. Для увеличения поверхностной прочности стержень смачивают слабым раствором глины, припыливают графитом н, срезав на плите вокруг него лишнюю смесь, отправляют сушить (рис. 52, е). Чтобы исключить возможность смятия стержня, рекомендуется использовать рамку для засыпки фасонной поверхности стержня н накрывать ее плитой (см. п. 5 на с. 113). В массовом производстве в таких случаях на стержень вместо плиты и рамкн удобнее накладывать драйер, имеющий впаднну, соответствующую профилю стержня.
Изготовление стержней в модели
Стержень для пустотелой отливки можно изготовить непосредственно в самой модели, если она пустотелая и имеет в нужном месте разъем (рнс. 53, а).
Изготовляют стержень в модели перед ее использованием для получения литейной формы, выполняя следующие операции:
Хорошо очищенную собранную модель устанавливают в фальшивую опоку, изготовленную для получения по этой модели литейной формы (рис. 53, б).
Припылив полость модели, наполняют ее стержневой смесью и, придерживая части модели, уплотняют смесь в ней доверху.
Подрезают верхний торец стержня в модели, в теле стержня для увеличения газопроницаемости делают несколько наколов 116
Рис. 68. Изготовление стержня ■ моделиРис. 68. Изготовление стержня ■ модели
Рис. 68. Изготовление стержня ■ модели
Рис. 68. Изготовление стержня ■ модели
вентиляционной иглой. Затем по модели с расположенным в ее полости стержнем изготовляют способом кусковой формовки верхнюю полуформу.
Изготовленную полуформу вместе с фальшивой опокой переворачивают, фальшивую опоку снимают. В модели уплотняют основание стержня, вырезают на нем знак 1 (рис. 53, в).
Делают поверхность разъема формы, производят формовку нижней полуформы. Скрепив обе полуформы, переворачивают их, верхнюю полуформу снимают, из нижней удаляют модель н, раскрыв ее, извлекают стержень (рис. 53, г). Стержень, изготовленный в модели, не может иметь обычных знаков. Знак — как правило, один — в таком стержне делают в виде углубления, вырезаемого в процессе изготовления стержня на его нижнем торце. Так как нижний торец соприкасается с поверхностью формы, то при формовке нижней полуформы в ней образуется выступ 3 (рис. 53, д), на который при сборке устанавливают стержень, предотвращая его сдвиг. Верхняя полуформа, соприкасаясь с верхним торцом 2 установленного стержня, устраняет возможность подъема его при заливке формы.
Скоростное изготовление стержней
В технологическом процессе изготовления стержней значительную часть времени занимает их сушка. Поэтому ускорить процесс изготовления стержней в современном производстве можно в основном за счет сокращения периода сушки. В настоящее время разработан и внедрен ряд способов изготовления стержней, где процесс их сушки исключен совершенно или сведен до минимума. Прочность таких стержней достигается применением специальных способов упрочнения и использованием в стержневой смеси специальных связующих.
Применение сырых стержней позволяет исключать процесс сушкн, экономить топливо и дорогие связующие, так как для изготовления стержней, используемых в сыром состоянии, применяют обычно песчано-глинистые смеси. Кроме того, применение сырых стержней ликвидирует транспортные операции по отправке стержней в сушку и подачу стержней к месту установки их в формы. Сырые стержни можно изготовлять непосредственно у рабочего места формовщика.
Недостатком сырых стержней является их малая прочность, что затрудняет операцию сборки формы.
Изготовление поверхностно- подсушиваемых стержней. Такие стержни изготовляют из смесей с быстротвердеющими связующими материалами (жидкое стекло, сульфитный щелок, патока и др-). Упрочнение стержней возможно даже путем нх выдержки иа воздухе. Небольшие стержни, выдержанные на воздухе при нормальной температуре в течение 30 мни, приобретают поверхностную прочность, достаточную, чтобы выдержать гидравлическое давление заливаемого в форму металла.
Для увеличения прочности сырых стержней поверхностную подсушку производят в сушильных печах прн низкой температуре. Для чугунных отлнвок массой до 15 кг стержни подсушивают при температуре 40—100 °C в течение 5—40 мнн в зависимости от их размеров.
Достаточная поверхностная прочность подсушенных стержней позволяет безопасно транспортировать их к месту сборки и обеспечивает более удобные условия для установки в форму.
Стержни из холоднотвердеющих смесей изготовляют из смесей, где в качестве связующих материалов применяют жидкое стекло и синтетические смолы. Стержни на жидком стекле обладают способностью быстро затвердевать при нх обработке углекислым газом.
Процесс изготовления стержня заключается в заполнении стержневого ящика смесью, установке в ней каркасов с подъемами н металлических трубок для продувки стержня углекислым газом. Продувку газом продолжают 1—5 мин, после чего стержень извлекают из ящика.
Изготовление стержней из жидких самотвердеющнх смесей (ЖСС) дает возможность сократить не только процесс сушки стержня, ио и процесс уплотнения стержневой смесн в ящике. Жидкую самотвердеющую смесь приготовляют из кварцевого песка, жидкого стекла, отвердителя (феррохромового шлака, раствора едкого натра), пенообразователя и воды в специальных установках. Для устранения прилипания стержневой смеси стенки стержневых ящиков покрывают эмалями на основе эпоксидиых смол. Перед заполнением полости стержневого ящика ЖСС в ией устанавливают каркасы с подъемами. Для отвердения смеси стержни в зависимости от нх размеров выдерживают в ящиках от 2 ч до 2 сут. Стержни из этих смесей имеют хорошую газопроницаемость, но повышенную пористость поверхности. Поэтому их тщательно покрывают противопригарным покрытием и подсушивают газовой горелкой.
Изготовление стержней в нагреваемой оснастке производится из смесей со связующими материалами на основе синтетических термореактивных смол, отвердевающих прн нагревании. Для изготовления стержня нагретый до температуры 200—250 °C стержневой ящик устанавливают на пескодувную машину и за- 118
полняют быстротвердеющей стержневой смесью. Соприкасаясь с горячими стенками ящика, смесь нагревается, смола полимеризуется или поликонденсируется, и через 15—20 с на стержне образуется прочная корка, позволяющая извлекать его из ящика.
Изготовление оболочковых стержней. Материалом смеси для изготовления оболочковых стержней являются мелкие пески и порошкообразные или жидкие фенольные смолы (пульвербаке- лит). Высокая прочность смесн дает возможность изготовлять стержни не сплошными, а в виде оболочек с толщиной стенки от 6
до 15 мм.
помещают напомещают наПроцесс изготовления стержня заключается в следующем. Нагретый стержневой ящик с нанесенным на стейках слоем разделительного состава заполняют стержневой смесью (обычно через стержневой знак). Смесь выдерживают в ящике 10—20 с в зависимости от необходимой толщины стенки стержня. Формирование оболочки происходит по мере прогрева смеси от стенок ящика до температуры полимеризации смолы. После необходимой выдержки неспекшуюся часть смеси высыпают из ящика. Для упрочнения оболочкового стержня стержневой ящик со стержнем 1,5—2 мин в электропечь с температурой 300—350 °C,
помещают на
помещают на
после чего стержень извлекают нз ящика.
Вопросы для повторения
Как влияет толщина стенок художественной отливки иа качество ее поверхности?
Когда полость в отливке получают способом установки в форме стержня?
Что представляет собой стержень?
Какие требования предъявляют к стержням?
Почему к стержням предъявляют более жесткие требования, чем к формам?
Для чего применяют связующие в стержневых смесях?
ствуют?8.9.10.II.12.13.ствуют?8.9.10.II.12.13.Что такое стержневой ящик, какие типы стержневых ящиков суще-
ствуют?
8.
9.
10.
II.
12.
13.
ствуют?
8.
9.
10.
II.
12.
13.
Какие способы изготовления стержней Вы знаете?
Как изготовляют стержень в ящике?
Когда изготовляют стержни в полости модели?
Что такое каркас и для чего его вставляют и стержень?
Какие способы скоростного изготовления стержней Вы знаете?
Когда применяют в формах сырые стержни?
Глава
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ СО СТЕРЖНЯМИ
Подготовка стержней
Полость в отливке можно получить с помощью песчаного болвана (рис. 54, а) или стержня, установленного в полости формы при ее сборке (рис. 54, б). С помощью болвана получают полость в отлнвке в том случае, когда в процессе отделки формы с песчаного болвана можно снять модель, не повредив его. При этом прочность песчаного болвана должна быть такой, чтобы заливаемый в форму металл не мог его разрушить.
С помощью стержней можно получить полость в отлнвке любых размеров и формы. Поэтому этот способ является основным.
Установка стержня в форму осуществляется в процессе ее сборки и является наиболее ответственной операцией, влияющей на качество отливаемого изделия. Поэтому выполнению этой операции предшествует подготовка, заключающаяся в контроле качества стержня и его подготовки для установки в форму. Перед установкой стержня в форму следует убедиться в его пригодности. Проверку стержня начинают с определения степени его просушен- иости. Наличие остаточной влаги в стержне определяют влагомером.
Наиболее надежный способ определения качества сушки и толщины просушенного слоя — вырезка углубления на торце стержня.
Влажные недосушенные стержни, остаточная влажность которых более 0,5 %, подвергают повторной сушке. Пересушенные стержни с осыпающейся поверхностью бракуют. Подготовку поверхности стержня начинают с ее очистки от приставшей в процессе сушки смеси, пыли, копоти. В этом особенно нуждаются стержни для изготовления форм художественных отливок. Имеющиеся на поверхности стержня небольшие трещины и выбоины заделывают, после чего место заделки подкрашивают и при необходимости подсушивают. Стержин со значительными повреждениями поверхности, искажающими их форму и размеры, бракуют.
Перед установкой стержня в форму просматривают и очищают его вентиляционные каналы. Каркасные трубки в тех местах, где оин прн ааливке формы будут омываться металлом, во избежание 120
64 Способы полученияF полости в отлывже64 Способы полученияF полости в отлывже
64 Способы получения
F полости в отлывже
64 Способы получения
F полости в отлывже
приваривания их к стенкам отливки смазывают глиной. На больших стержнях, устанавливаемых в форму с помощью подъемных средств, очищают места расположения ушек, за которые стержни поднимают краном.
Способы крепления стержней в форме
В форму при сборке устанавливают один или несколько стержней, образующих в отливке полость. В зависимости от размеров, конфигурации и расположения полости в отливке стержни в формах крепят различными способами.
Крепление стержня знаками — наиболее часто применяемый и наиболее надежный способ. Число знаков на модели зависит от
числа отверстий в стенках отливкн, выходящих в рассматриваемую полость. В случае, когда полость в отливке имеет одни выход, модель и стержень имеют знак с одной стороны (рис. 55, а) и стержень в форме крепятся одним знаком (рис. 55, б). Такой стержень висит в форме как балка на одной опоре (консольно). При этом размеры знака стержня можно сделать такими, чтобы центр массы стержня в горизонтальном направлении приходился на плоскость опоры стержня в форме (стержневой знак). В этом случае стержень не будет заваливаться в форму.
На рнс. 56 показан процесс формовки подставки, которая имеет сквозную полость, а ее модель (рис. 56, а) —два знака, расположенных на торцах. Процесс изготовления литейной формы подставки
состоит из следующих операций:
Рнс. ВБ. Крепление стержня в форме одни* анакомРнс. ВБ. Крепление стержня в форме одни* анакомДве неразъемные модели подставки (рис. 56, б) кладут на специальную подмодельную плиту с углублениями, равными половине диаметра моделей.
Рнс. ВБ. Крепление стержня в форме одни* анаком
Рнс. ВБ. Крепление стержня в форме одни* анаком
Модели накрывают нижней опокой и набивают обычным порядком.
Набитую опоку переворачивают вместе с под- модельной плитой, плиту снимают (рис. 56, в). Поверхность разъема формы посы
пают разделительным песком. Затем на поверхность
ПZDkM^-w^ПZDkM^-w^
ПZDkM^-w^
ПZDkM^-w^
Рис. И. Крепление стержне ■ форме двумя акекемн
разъема между моделями устанавливают модели литниковой системы, ставят верхнюю опоку и производят формовку, делают в форме вентиляционные каналы (рис. 56, г).
Удаляют модель стояка, снимают верхнюю полуформу отделывают ее, удаляют модель литниковой системы, прочищают каналы.
С помощью подъемов из нижней полуформы удаляют модели отливок.
Берут два ранее изготовленных стержня, очищают их поверхности и вставляют в отпечатки знаков модели в нижней опоке (рис. 56, д). Во избежание попадания заливаемого в полость формы металла в каркас стержня (через знаки) смесь вокруг знака обжимают.
Обе полуформы припиливают угольным порошком и собирают форму для заливки (рис. 56, е).
Крепление стержня жеребейками. В производстве отливок часты случаи, когда крепление стержня знаками может быть недостаточным. Например, длинные или тонкие стержни, закрепленные знаками, под действием собственной силы тяжести и давления металла в форме могут прогибаться, Это приводит к возникновению разностенности в отливке, а в очень узких местах металл может и ие заполнить полость формы. Чтобы избежать таких явлений, длинные и тонкие стержин крепят в формах дополнительно особыми металлическими опорами, называемыми жеребейками.
На рис. 57 показаны жеребейки различных видов. Форма и размеры применяемых жеребеек зависят от массы стержня, формы опорных поверхностей стержня н полости формы, толщины стенки отливки. Жеребейки, изображенные на рис. 57, а% применяют в случае, если стержень н полость формы в месте крепления имеют плоскую поверхность. Жеребейки, представленные на рис. 57, б, используют тогда, когда форма в месте установки жеребейки имеет плоскую поверхность, а стержень — форму цилиндра. Если по- 122
Pec. 67. Жеребейки
лость формы и стержень имеют поверхность цилиндра, применяют жеребейки, изображенные на рис. 57, в. Для крепления в форме крупных, тяжелых стержней описанные выше жеребейки непригодны. Опираясь на стенку формы, они под действием силы тяжести стержня будут ее продавливать, н стержень просядет. В таких случаях применяют жеребейки (рнс. 57, г) с одной длинной стойкой, без нижней площадки. Такая жеребейка, удерживая стержень, опирается не на поверхность полости формы, а на крестовину ннжней опоки (рис. 58, а). В верхней опоке стойка жеребейки упирается в плитку, расположенную на крестовинах опоки вверху, на месте выхода стойки из опоки. Во избежание подъема плитки под давлением на стержень заливаемого в форму металла плитку сверху нагружают грузом.
Жеребейки, изображенные на рнс. 57, д, изготовляют из полоски жести. Онн служат для крепления в форме легких небольших стержней. Такие жеребейки во избежание смыва металлом прикалывают. Высота жеребеек, для которых опорными поверхностями служат поверхности стержня н полости формы, должна быть равна толщине стенки будущей отливки. Жеребейки с длинными стойками устанавливают в форме так, чтобы их высота в форме была равна толщине стенки отливки. Поверхность жеребеек должна быть чистой. Ржавчина иа поверхности жеребеек способствует появлению дефектов в отливке в виде неметаллических включений и газовых раковин. Кроме того, такие жеребейки плохо свариваются с металлом отливки. Поэтому стальные жеребейки покрывают слоем защитного металла (цинка, олова, меди), предохраняющего их от коррозии.
Крепление стержня шпильками. В художественных отливках нередки случаи, когда полость в них образуется небольшими, легкими стержнями с одним знаком. Такие стержни плохо удерживаются в форме, смываются металлом при заливке, поэтому их
123
Рве. 58, Способы крепления стержней ■ форме
дополнительно крепят путем прикалывания к стенкам формы. Для этого в процессе изготовления в них делают сквозные отверстия, через которые специальными шпильками прикалывают стержни к форме (рис. 58, б). Головку шпильки на поверхности стержня углубляют и заделывают.
Крепление стержня концами его каркаса. Сложные художественные изделия часто имеют глухие, ие выходящие на поверхность отливки полости. Стержни, образующие эти полости, не могут иметь знаков. Крепление таких стержней жеребейками невозможно. Во-первых, использование сложной внутренней поверхности формы как опоры для стандартной жеребейки повлечет за собой разрушение этой поверхности. Изготовление специальных жеребеек с рельефной поверхностью, идентичной сложной поверхности полости формы, в единичном производстве неоправ- даио, оно трудоемко. Во-вторых, формы художественных изделий часто заливают в вертикальном положении; в этом случае в форме стержень, расположенный в вертикальном положении, удержать на жеребейках трудно.
Такие стержни лучше и удобнее крепить в форме с помощью их каркасов (рис. 58, в). Для этого концы каркаса в стержне делают такой длины, чтобы при установке стержня в форме оии могли опираться на поверхность ее разъема.
Крепление подвесных стержней. Чтобы получить лицевую поверхность отливки чистой, ее необходимо располагать в иижней 124
qac-ги формы. Тогда стержень, имеющий один знак, приходится устанавливать н крепить в верхней полуформе (рис. 58, г). у С этой целью прн изготовлении стержня от его каркаса пропускают проволочные вески, оканчивающиеся петлей на его поверхности. В зависимости от размера стержня к петлям весок крепят болты или проволоку. В процессе установки стержня болты или проволоку пропускают через знаковую часть на наружную поверхность формы. Для крепления стержня верхнюю полуформу устанавливают на подставку нли высокие козлы разъемом вверх. На поверхности формы болты крепят через пластину гайкой, а проволоку завязывают на прутке, расположенном на крестовинах опоки (см. рнс. 58, г).
В производстве кабинетных художественных отливок подобный способ крепления стержня применяют при отлнвке постаментов статуэток и групп. Правильность установки стержней в форме контролируется специальными шаблонами.
В тех случаях, когда толщину тела будущей отливки (размер) между стенкой формы и стержня или между стержнями невозможно проверить инструментом, проверку проводят контрольным перекрытием по глиняным конусам, поставленным в местах контроля (обычно в нижней полуформе под стержнем, между стержнем и поверхностью верхней полуформы). В таких местах устанавливают «конуса* из мягкой глнны. Когда стержень или верхнюю полуформу устанавливают в рабочее положение, они сжимают глиняные конуса до размеров, соответствующих толщине тела будущей отливки в этом месте.
Вопросы для повторения
L В чем заключается контроль стержня?
Какие Вы знаете способы крепления стержней в форме?
Когда и как крепят стержни с помощью жеребеек?
Какие Вы знаете виды жеребеек, в каком случае какие жеребейки применяют?
Когда стержень в форме крепят концами его каркаса и как это делают?
Когда стержень в форме крепят шпильками?
В каких случаяк используют подвесной стержень и как его крепят?
В чем трудность крепления стержня жеребейками в формах для художественных отливок?
Для чего жеребейки покрывают защитным покрытием?
Как контрол кровать правильность установки стержня в форме?
Глава
ФОРМОВКА В ТРЕХ И БОЛЕЕ ОПОКАХ
В практике изготовления форм для художественных отливок часты случаи, когда модель имеет весьма сложную конфигурацию. Чтобы удалить такую модель из формы, не повредив ее стенок, формовщик вынужден разбирать форму не на две, как обычно, а на большее число частей, поэтому такие формы должны иметь ие одну плоскость разъема, а две или несколько. Обычно число плоскостей разъема в форме определяет число опок, необходимых для изготовления литейной формы изделия. Например, если форма будет иметь одну плоскость разъема, формовку изделия производят в двух опоках; при наличии в форме двух плоскостей поверхности разъема литейную форму такого изделии изготовляют в трех опоках и т. д.
Формовка в трех опоках
В качестве примера формовки в трех опоках рассмотрим процесс изготовления литейной формы для корпуса шкатулки (рис. 59, а). Латунная модель корпуса шкатулки состоит из четырех частей: корпуса 5, донышка 2 и двух ушек 4 шарниров для крышки /. Крышку шкатулки отливают отдельно в форме из двух опок. Литейную форму корпуса шкатулки изготовляют в трех опоках. Высота средней опоки делается равной высоте корпуса модели, установленного на донышке с ножками. Процесс формовки шкатулки следующий:
Модель корпуса шкатулки с укрепленными иа ней отъемными частями устанавливают на специальной подмодельной плите, имеющей выступ, равный профилю нижней поверхности донышка модели, и накрывают средней опокой (рис. 59, б). Поверхность модели припылнвают, насеивают на иее облицовочную смесь и уплотняют эту смесь.
Излишек смеси в опоке осторожно (так как иа боковой стороне модели расположены укрепленные в пазах отъемные части ушек) среаают сначала с болвана, расположенного внутри модели, 126
1
Рне. S8. Формовка ■ трех опоках
затем вокруг модели вровень с краями опоки н основания уступа модели, выполняя таким образом поверхность разъема формы между средней и нижней опоками. Чтобы в дальнейшем предотвратить сдвиг болвана, в центре его (см. рнс. 59, б) нужно вырезать знак (углубление). Тогда на поверхности разъема в нижней частя формы образуется равный ему выступ, который будет удерживать болван от сдвига.
Припылив поверхность разъема, устанавливают инжнюю опоку, наполняют ее смесью и уплотняют, излишек смесн срезают (рис. 59, в), делают несколько вентиляционных наколов в болване иглой.
Обе заформованные опокн переворачивают, делают подрезку поверхности разъема формы между средней и верхней опоками, по профилю краев модели донышка. Поверхность разъема припы-
127
ливают, устанавливают верхнюю опоку, в центре модели донышка ставят щелевой питатель, опоку заформовывают. Срезав излишек смеси с опоки вокруг литника, делают несколько вентиляционных наколов иглой (рис. 59, г), затем навлекают модель литниковой системы и форму переворачивают.
Снимают нижнюю часть формы и устанавливают ее разъемом вверх, с помощью пинцета из нее удаляют отъемные части модели — ушки (рис. 59, б).
Снимают среднюю часть формы так, чтобы модель осталась иа болване верхней части формы (рис. 59, е). В снятой части формы отделывают рабочую полость и плоскость разъема.
В верхней части формы осторожно снимают с болвана модель (рнс. 59, ж). Болван хорошо заглаживают, особенно его верхнюю часть, которая при заливке формы больше всего подвергается удару струи заливаемого в форму металла. Для придания большей прочности верхней части болваиа ее желательно немного смочить.
Среднюю и нижнюю части формы устанавливают на место. Собранную н скрепленную форму переворачивают на 180 °.
Снимают верхнюю часть формы, прорезают в ней проводкой щелевой питатель и заглаживают отпечаток модели донышка.
Из средней части формы извлекают модель донышка (рис. 59, з), собирают форму для заливкн. Готовая литейная форма шкатулки показана на рис. 59, и.
Формовка с перекидным болваном
Литейная форма из трех опок (как правило, требуется наличие специальных опок) может быть выполнена и в двух опоках с использованием способа формовки с перекидным болваном.
Рассмотрим формовку с перекидным болваном на примере изготовления литейной формы подставки (рис. 60, а). Процесс формовки следующий:
Половину модели подставки без шпилек устанавливают иа модельную плнту, в полости модели располагают модель питателя, накрывают ее нижней опокой и формуют (рнс. 60, б).
Заформованную опоку переворачивают (рис. 60, с) н подрезают смесь в местах /, мешающих извлечению модели нз формы.
Устанавливают вторую половину модели, вокруг модели припылнвают площадь подрезки, уплотняют смесь во впадине между половинами 3 модели (рис. 60, г). Для большей устойчивости при набивке перекидного болвана верхнюю половину модели нагружают грузом 2.
Посыпают разделительным песком поверхность разъема формы, устанавливают верхнюю опоку. В центре модели на питатель ставят модель стояка, уплотняют смесь в опоке (рис. 60, б).
Удалив модель стояка, снимают верхнюю полуформу. В нижней полуформе с поверхности разъема болваиа удаляют 128
Рыс, ВО. Формовжа с пережидны* болваномРыс, ВО. Формовжа с пережидны* болваном
Рыс, ВО. Формовжа с пережидны* болваном
Рыс, ВО. Формовжа с пережидны* болваном
модель питателя. Затем снимают верхнюю половину модели (рис. 60, еУ
Верхнюю полуформу снова устанавливают на ннжиюю, форму скрепляют и переворачивают. Снимают нижнюю полуформу (рис. 60, ж), удаляют вторую половину модели (рис. 60, з), обе полуформы отделывают. Снова накрывают верхнюю полуформу нижней и обе полуформы снова переворачивают. Разрез готовой формы подставки изображен на рис. 60, и .
Формовка с перекидным болваном характерна наличием многих операций, требующих высокой квалификации формовщика и снижающих производительность труда. Поэтому применение этого способа удобно при отливке небольшого числа изделий, при массовом производстве выгоднее заменять перекидной болван стерж
нем.
§ 3. Формовка в четырех опоках
Более сложные по форме изделия, требующие (для извлечения из формы их моделей) деления формы на четыре части, формуют в четырех опоках. Примером изготовления такой литейной формы является формовка азиатского кумгана (рис. 61, а).
Латунная модель кумгана по внешним очертаниям не отличается от готового изделия без крышки. Она состоит из двух сим-
Рмс. 61. Формовка в четырех опокахРмс. 61. Формовка в четырех опоках
Рмс. 61. Формовка в четырех опоках
Рмс. 61. Формовка в четырех опоках
Плоскость рожок.Плоскость рожок.. метричных частей и отъемного донышка (рис. 61, б), разъема модели проходит вертикально через ручку н
Плоскость рожок.
Плоскость рожок.
Крышку кумгана отливают отдельно и монтируют на изделии в процессе его сборки. Части модели соединяют с помощью трех шипов, находящихся в утолщениях стенок одной части, во второй части расположены соответствующие им гнезда .
Формовку кумгана производят в четырех опоках: верхней, двух средних, по высоте немного больших высоты модели, и нижней. В плоском ребре нижней опоки крепится трубчатый каркас болвана. Процесс формовки следующий:
Одну из половин модели корпуса кумгана (без шипов) устанавливают на подмодельную плнту, имеющую две вертикальные стойки (рнс. 61, в), и накрывают ее одной нз половни средней опоки (рис. 61, г).
Укрепив поставленную опоку между стойками плиты со стороны горла модели закладкой /, опоку заполняют формовочной смесью н уплотняют ее через окно на боковой стенке опоки, как показано на рнс. 61, г. Затем опоку переворачивают вместе с модельной плитой, плиту снимают и устанавливают на ией за- формованную опоку, как показано на рнс. 61, д.
Набивают полость рожка. В рожок заформованной нижней половины модели насыпают формовочную смесь и уплотняют ее. Излишек смеси срезают вровень с краями модели. На поверхность среза укладывают обмазанный белой глиной пустотелый каркас, имеющий форму рожка.
Каркас обкладывают облицовочной смесью и уплотняют ее, как описано ранее (при изготовлении стержня по модели), второй половиной модели (см. рис. 61, д).
У горлышка кумгана и у конца рожка на поверхности разъема формы смесь подрезают в виде конуса. Присыпав вырезан- ное углубление разделительным песком, его заполняют смесью н придают поверхности форму болванчика 2 (рис. 61, е), необходимого для опоры каркаса и стержня рожка. Поверхность разъема формы вокруг модели посыпают разделительным песком и устанавливают вторую половину средней опоки (см. рис. 61, е). Обе опоки через ушкн скрепляют винтами. Опоку заформовывают, так же как и первую, через окно в боковой стенке.
Изготовленную часть формы устанавливают в положение, показанное на рис. 61, ж. В полость модели (до половины ее высоты) насыпают облицовочную смесь и уплотняют ее плоской деревянной набойкой. Затем устанавливают нижнюю опоку с прикрепленным к ее ребру каркасом, который входит в полость модели и служит для крепления болвана в форме. Нижнюю опоку соединяют со средними штырями, укрепленными в ее ушках. В полости разъема средних опок имеются соответствующие гнезда для штырей нижней опоки. Опоки скрепляют специальными скобами. Установив нижнюю опоку, продолжают уплотнять смесь внутри модели, а затем и в самой опоке. Во избежание попадании формовочной смесн в трубчатый каркас ннжней опоки его отверстие в ребре опоки затыкают паклей.
Заформованные средние и нижнюю опоки переворачивают вместе и устанавливают на нижнюю опоку (рис. 61, з). Через отверстие в модели продолжают формовку до верхней части узкого места модели.
Взрыхлив смесь верхней части болвана, устанавливают отъемную часть модели донышка.
Ставят верхнюю опоку, в центре донышка устанавливают модель щелевого питателя и, посыпав разделительным песком поверхность разъема, формуют верхнюю опоку.
Удаляют модель литниковой системы, снимают верхнюю часть формы, отделывают в ней поверхность отпечатка, прочищают канал питателя. Через окна средних опок в форму вставляют подъемы, чтобы соответствующие половины модели (при разъеме средних частей формы) отошли от болваиа вместе с ними. Затем раскрепляют средние части формы и отводят их в стороны вместе с половинами модели (рис. 61, и).
Вытащив подъемы, части формы с моделями устанавливают в горизонтальном положении. Слегка смочив смесь у стенок моделей, их извлекают из формы. Отделывают поверхность отпечатков моделей. В знак 3 (рис. 61, к) на ручке модели вставляют металлическую пластину, которая в отливке будет служить основанием шарнира крышки кумгана.
Отделывают болван в нижией части формы, заглаживают швы на корпусе и рожке. В верхней части болвана срезают острые кромки, образованные дном и стенками модели. Слегка смачивают
тонкие части болвана во избежание их подсыхания и потери прочности при заливке формы.
Средине части формы устанавливают на разъем нижией части формы в прежнее положение н придвигают их к болвану до штырей в нижней опоке. Равномерность толщины стенки отливки проверяют сверху по просвету между стеиками формы и болваном. Скрепляют средние части формы винтами. На них устанавливают верхнюю часть формы и скрепляют ее со средней скобой.
Разрез готовой литейной формы кумгана показан на рнс. 61, к.
Вопросы для повторения
Какие модели формуют в трех опоках?
Как изготовляют литейную форму в трех опоках?
В каких случаях производят формовку в четырех опоках?
Как устроены опоки для формовки кумгана?
Какой способ формовки может заменить формовку в трех опоках?
Как выполняется формовка с перекидным болваном?
Какие недостатки имеет формовка с перекидным болваном?
Чем можно заменить перекидной болваи при массовом производстве отливок?
I
Глава
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ ДЛЯ АЖУРНЫХ ОТЛИВОК
Особенности отливок и форм
Существует много видов литых художественных изделий; они различаются сложностью и особенностями изготовления По степени сложности, массе и продолжительности изготовления литейных форм художественные отливки можно разделить на несколько типов: 1) мелкие художественные отливки: детские нгрушкн, пепельницы, детали чернильных приборов и др.; 2) тонкостенные художественные отливки со сложной поверхностью (ажурные отливки): тарелки, вазы, настенные кронштейны, шкатулки, барельефы, цепочки и т. п.; 3) мелкие и средние художественные отливки сложной формы: настольные бюсты, статуэтки и др.; 4) крупные скульптурные отливки; статуи, скульптурные группы, памятники; 5) архитектурно-художественные отливки: садовые решетки, балясины, колонны и другие части архитектурных сооружений.
Литые ажурные изделия отличаются от всех других видов художественных отливок мелким и сложным рельефом поверхности с большим числом просветов, образующих ажур изделия. Кроме того, ажурные отливки при сравнительно большой площадв поверхности имеют обычно незначительную толщину стенки. Литейные формы ажурных отливок должны удовлетворять следующим требованиям:
Для получения в литейной форме четкого отпечатка ажурной модели поверхность полости такой формы должна быть прочной и пластичной, поэтому формовочные смеси следует изготовлять из песков с мелкими зернами.
Ажур в виде сквозных отверстий в стенках отливки образуется болванчиками формы, расположенными на ее внутренней поверхности. Прочность таких болванчиков зависит от степени Уплотнения формы и прочности применяемой формовочной смеси. Хорошо показала себя в производстве ажурных отливок формовочная смесь с зернами песка размером 0,05—0,063 мм с содержанием глины 10—12 % и пределом прочности на сжатие 0,03—0,035 МПа.
Металл, заливаемый в форму, протекает по узким, извилистым каналам полости формы, образуемым болванчиками. В та-
ких условиях металл быстро охлаждается, теряет жидкотеку. честь и может заполнить полость формы не полностью или образовать в отливке спай. Поэтому скорость заливки форм для ажур, ных отливок следует увеличивать и применять верхнюю литниковую систему с щелевым питателем или горизонтальную с кольцевыми питателями. Нормальное заполнение полости формы ажурной отливки зависит от своевременного удаления газов, образующихся в ней при заливке. Следовательно, формы для ажурных отливок должны быть достаточно газопроницаемыми.
На заполнение формы металлом влияет ие только способ подвода металла в полость формы, но и его жидкотекучесть, зависящая прежде всего от температуры металла при заливке формы. Чем выше температура металла, тем лучше его жидкотекучесть, тем лучше и легче металл заполняет форму. Но чем выше температура заливаемого в форму металла, тем больше опасность образования пригара на стенках отливкн. Поэтому стенки полости форм ажурных отливок должны быть достаточно огнеупорными.
Литейные формы ажурных отливок нужно уплотнять так, чтобы отпечаток поверхности модели на ее стейках был четким. С этой целью в процессе изготовления форм для ажурных отливок включают операцию, которая носит название подчеканки формы (см. § 2, гл. 5). В случае, если ажур модели двойной, т. е. расположен с обеих ее сторон, подчеканку отпечатка модели производят в верхней и нижней полуформах.
Перед удалением модели из формы прочность небольших болванчиков увеличивают смачиванием поверхности формы через просветы модели водой. Но смачивание поверхности полости формы одновременно увеличивает ее влажность и уменьшает газопроницаемость, что может отразиться на качестве будущей отливки. Металл, попадая на переувлажненные стенки формы, быстро охлаждается, теряет жидкотекучесть и плохо заполняет мелкие детали ее поверхности, при этом уменьшается резкость рельефа отливки. При изготовлении отливки из чугуна ее поверхность может получиться с отбелом (с повышенной твердостью и хрупкой), не исключена возможность образования газовых раковин.
Во избежание подобных явлений поверхность полости форм ажурных отлнвок перед заливкой подвергают кратковременной сушке коптящим пламенем ацетиленовых горелок в течение 2— 3 мин. При такой сушке с поверхности формы испаряется излишек влаги, увеличиваются газопроницаемость и прочность небольших выступов, образующих ажур. Подогрев стенок формы перед заливкой устраняет возможность отбела чугунной отливки, создает благоприятные условия заполнения формы металлом. Кроме того, при такой подсушке, носящей название «подкапчи- вание*, на ее стейках осаждается тонкий слой копоти, который увеличивает огнеупорность формы, повышает чистоту поверхности отливки и придает ей своеобразный оттенок.
Формовка по моделям с односторонними двусторонним ажуром
Среди художественных отливок различают изделия с односторонним и двусторонним ажуром. Модели изделий с односторонним ажур°м (рис. 62, а) имеют четко выраженный рельеф рисунка с формовочными уклонами только на лицевой стороне. Вторая сторона модели представляет собой гладкую поверхность. В литейных формах, изготовленных по модели с односторонним ажуром, болванчики, образующие просвет в изделии, расположены только в ннжней полуформе.
Модели изделий с двусторонним ажуром (рис. 62, б) имеют рельефный рисунок с обеих сторон и соответственно два формовочных уклона, начинающихся с середины высоты стенки модели, н направлены в разные стороны. Поэтому литейные формы, изготовленные по этим моделям, имеют болванчики, образующие просветы в изделии как в нижней, так н в верхней полуформах.
Поверхность разъема формы в этом случае должна проходить не по поверхности модели (как при формовке тарелки), а внутри нее. Следовательно, болванчики, образующие ажур отливки, будут не целые, а разъемные, оин будут иметь высоту, равную половине толщины модели, н располагаться как в верхней, так и в нижней полуформах.
Формовка по модели с односторонним ажуром. Литейную форму для ажурной тарелки (рнс. 63, о) изготовляют по латунной модели в круглых опоках. Формовку начинают с изготовления фальшивой опоки.
Для этого модель тарелки укладывают на гладкую подмодель- иую плиту и накрывают опокой. Модель прнпыливают, опоку заполняют жирной формовочной смесью и уплотняют ее. Зафор- мованную опоку переворачивают вместе с модельной плитой. Плиту снимают, примочив смесь вокруг модели, удаляют модель, заглаживают отпечатки ее просветов до уровня общей площади отпечатка модели. Такую операцию выполняют для того, чтобы болванчики, образующие просветы в отливке, располагались в нижней опоке. Отпечаток модели припыливают, модель в прежнем положении укладывают и легкими ударами деревянного молотка осаживают так, чтобы смесь плотно закрыла просветы мо-
Рис. 62. Сечение стеной моделей ажурных тарелоа: а — с одаосторомиим ажуром; б — с двусторонним ажуром
Ряс. 68. Ажурные отдкажи
дели. Затем, исправив поверхность разъема, модель удаляют, фальшивую опоку для увеличения плотности сушат.
Литейную форму для тарелки изготовляют следующим образом:
В приготовленную фальшивую опоку укладывают модель (рис. 64, о) и накрывают нижней опокой (рис. 64, 6), поверхность модели в ней прнпыливают древесноугольным порошком, затем насыпают облицовочную смесь слоем 15—20 мм и, заполнив опоку наполнительной смесью, изготовляют ннжнюю полуформу.
Заформоваиную опоку вместе с фальшивой переворачивают, фальшивую опоку снимают (рис. 64, в), заглаживают поверхность разъема формы, проверяют плотность болванчиков в просветах модели.
Накрывают верхнюю опоку. В дно модели устанавливают щелевой стояк так, чтобы ои не попадал на просветы модели. Припылив поверхность модели и разъема формы, насыпают облицовочную смесь и изготовляют верхнюю полуформу (рис. 64, г)
Рне. 64. Формоана по модели с односторонним ажуром
Срезав лишнюю смесь с опоки, делают несколько наколов вентиляционной иглой на поверхности и вокруг стояка. Удаляют стояк» Снимают верхнюю опоку, исправляют в ней отпечаток модели и литниковый канал (рис. 64, д).
В нижней полуформе смачивают смесь вокруг модели и в ее просветах. Ввернув подъем и легко ударяя деревянным молотком по модели, удаляют ее из формы.
После удаления модели исправляют сдвинувшиеся при съеме модели болванчики.
Рис. 66. Ажурная ваа*Рис. 66. Ажурная ваа*Окончательно отделы
Рис. 66. Ажурная ваа*
Рис. 66. Ажурная ваа*
вают полуформы. Нижнюю полуформу в течение 2—3 мин сушат (подкапчивают). После подкапчивания, которое делается непосредственно перед заливкой, форму собирают для заливки
(рис. 64, е).
Литейную форму для ажурного блюда (см. рис. 63, б), имеющего односторонний ажур, изготовляют так же, как и для тарелки, с той лишь разницей, что блюдо на нижней стороне имеет ножкн, которые отливают отдельно и крепят к корпусу в процессе его механической обработки.
Формовка по модели с двусторонним ажуром. Вазу (рис. 65) отливают в виде пяти отдельных деталей: тарелки /, розетки 2, подставки 3, состоящей из двух половин, и основания 4. Все детали скрепляют при сборке в одно целое (вазу) с помощью винта, проходящего через подставку и основание. Детали вазы отливают по латунным, хорошо прочеканенным моделям в двух формах: в одной — тарелку, во второй — остальные детали. Процесс формовки розетки, подставки и основания аналогичен рассмотренному ранее процессу формовки тарелки, так как модели их имеют односторонний ажур.
Модель тарелки вазы имеет двусторонний ажур, поэтому в изготовлении фальшивой опоки и самой формы есть некоторые особенности.
Процесс изготовления литейной формы для тарелки вазы начинают с изготовления фальшивой опоки. Для этого модель та-
редки укладывают на гладкой подмодельной плите, накрытой опокой, и избивают опоку смесью. Затем заформованиую опоку вместе с модельной плитой переворачивают, снимают подмодель- иую плиту и извлекают из опоки модель. Отпечаток просветов мо дели в опоке хорошо заглаживают и очищенную от песка модель снова укладывают в опоку в прежнее место. Легкими ударами деревянного молотка осаживают модель так, чтобы болванчики, образующиеся в просветах модели, поднялись до половины высоты модели.
Загладив поверхность разъема вокруг модели, ее припыливакл древесиоугольным порошком и устанавливают иижнюю опоку. Установленную опоку плотно набивают жирной формовочной смесью, так как она впоследствии будет представлять собой фальшивую опоку. Затем обе опоки переворачивают и осторожно снимают верхнюю. Просветы модели, оставшейся на болване, примачивают и модель снимают. Таким образом, из поверхности бол- взна иижней (фальшивой) опоки образовались болванчики, равные по высоте стенке модели. Полученную фальшивую опоку окончательно отделывают и для прочности сушат.
Литейную форму тарелки вазы изготовляют так.
На болван фальшивой опоки укладывают модель и устанавливают верхнюю опоку формы. В середине дна модели ставят специально подогнанный по его поверхности щелевой литник, так чтобы его питатель не перекрывал просветов в модели. Укрепив литиик в вертикальном положении, поверхность модели прн- пыливают древесноугольиой пылью, засеивают слоем формовочной смеси и формуют верхнюю полуформу.
Заформованиую верхнюю опоку переворачивают вместе с фальшивой опокой н последнюю снимают. Смочив просветы в модели, ее удаляют из верхней полуформы и тщательно приглаживают отпечатки просветов.
Поверхность смеси в опоке припыливакл н укладывают на прежнее место хорошо очищенную модель.
Легкими ударами деревянного молотка модель осаживают в смесь опоки до половины толщины стеики модели, как это делалось при набивке фальшивой опоки. После осадки модели смесь вокруг нее хорошо заглаживают, делая поверхность разъема формы. Смачивание просветов, заглаживание их отпечатков в опоке и осаживание модели необходимы для придания большой плотности болванчикам в верхней опоке во избежание их отрыва при снятии верхней полуформы с модели, находящейся иа болване в нижней опоке.
Кроме того, эти операции вызваны и тем, что возможно частичное разрушение болванчиков в фальшивой опоке (поломка, обсыпка и изнашивание), а это приводит к искажению поверхности разъема болванчиков в просветах модели, их разрушению при съеме верхней полуформы с модели и снятии ее с болваиа в ннж- ией полуформе.
Рис. ее. Подчсианк» полости формы моделью
Устанавливают иижиюю опоку на поверхность разъема формы, модели припиливают, засеивают облицовочной смесью, наполняют опоку наполнительной смесью и производят набивку опоки до верха. Излишки смеси с опоки срезают, накалывают в ией вентиляционные каналы и переворачивают обе полуформы вместе.
Удаляют модель лнтника, осторожно снимают верхнюю полуформу. Небрежность при снятии верхней полуформы, наличие люфта штырей в ушках верхней опоки могут привести к срыву болванчиков в просветах модели. В нижней опоке болванчики для увеличения прочности слегка смачивают водой через просветы в модели и осторожно снимают модель с болвана нижней опоки.
После отделки поверхности обеих полуформ их припыли- вают древесиоугольной пылью и производят подчеканку хорошо очищенной моделью (рис. 66), укладывая ее на прежнее место. Подчеканка моделью внутренней поверхности формы, припыленной древесиоугольиым порошком, увеличивает резкость отпечатка модели в форме, так как частицы угольного порошка, будучи мельче частиц формовочной смеси, лучше заполняют рисунок поверхности модели. В процессе подчеканки формы следует обращать внимание на правильность положения модели при ее Укладке в форму. Укладка модели в иное положение, чем она была ранее, приводит к смятию болванчиков и искажению поверхности полости формы. Чтобы исключить это, иа краю модели полезно делать небольшую риску и перед удалением модели из формы отметить положение риски на поверхности разъема формы.
Перед заливкой полуформы подкапчивают и собирают форму .для заливки. Расплав в подогретой перед заливкой форме
139
медленно теряет жидкотекучесть н хорошо заполняет сложную полость, на стейках отливки отбел не образуется. Кроме тога слой копоти предохраняет отлнвку от пригара.
§ 3. Изготовленве форм для цепочек
Уральские мастера издавна славятся искусством отлнвки изделий из чугуна. Одним из примеров совершенства их мастерства является отливка цепочек.
Сложность изготовления литейных форм для цепочек заклЮ' чается в малых размерах их моделей. Достаточно сказать, что отливка такой чугунной цепочки из 36 звеньев имеет длину 120 мм и весит всего 20 г.
Изготовление формы для цепочки браслета. Модель цепочки браслета (рис. 67, а) состоит из четырех частей: звена — прицепки (рис. 67, б), двух звеньев (рис. 67, е), основания затвора (рис. 67, г) н затвора (рис. 67, д).
Процесс формовки включает следующие операции:
Первое звено — начало цепочки — отливают по модели одного звена с прицепкой без ушек, как обычную отливку.
Для отливки (приливки) следующего звена по модели даух иеподаижно скрепленных звеньев изготовляют литейную форму (рис. 67, е).
Верхнюю полуформу снимают и ставят разъемом вверх. В нижней полуформе, где осталась модель, к первому звену по направлению его больших сторон прорезают два питателя сечением, меньшим, чем у прилегающего звена. Толстые питатели приведут к поломке тонкой отливки звена при их удалении. После прорезки питателей из формы удаляют модель звеньев.
В отпечаток второго звена (без питателей) закладывают ранее отлитое и обработанное звено цепочки так, чтобы его боковая часть поместилась в центре отпечатка ушек первого звена. Сторону звена, которая заливается в ушках вновь отливаемого звена,
Рис. 17 Изготовление формы для цепо«н браслете
перед укладкой в форму смачивают маслом и равномерно посыпают мелким песком для того, чтобы она не сварилась с ушками отливаемого звена цепочки (рис. 67, ж).
Готовую форму собирают для заливки. Понятно, что заливать форму, в которой отливка имеет толщину стенки не более О 8 мм, следует при соответствующем перегреве металла. Осторожно выбив остывшую отливку, получают два звена цепочки, причем одно из них прилито к другому так, что если первое звено поворачивать в ушках второго (прилитого), присыпанный ранее слой песка разрушится и одно звено будет свободно вращаться в ушках другого.
Для отливки третьего звена снова берут модель, состоящую из двух звеньев, заформовывают ее так же, как и в предыдущем случае (см. пп. 2, 3). После удаления модели в отпечаток звена (без питателей) вставляют только Что прилитое к первому второе звено. Как и в первом случае, смачивают маслом и присыпают мелким песком ту сторону, которая укладывается в отпечаток ушек приливаемого звена. Далее обе полуформы припыливают и собирают для отливки третьего звена браслета (рис. 67, ж). Продолжая таким образом приливать каждый раз по звену, получают цепочку с необходимым числом звеньев. Закончив отливку цепочки браслета, к его последнему звену приливают крючок. Для этого заформовывают модель основания крючка со звеном (см. рис. 67, а). В отпечаток модели звена вставляют последнее звено цепочки (рис. 67, з). Подготовив и залив форму, получают браслет с прилитым основанием крючка.
После этого изготовляют литейную форму самого крючка. В отпечаток модели крючка вставляют отливку его основания (рис. 67, и) с предварительно смоченными маслом и присыпанными мелким песком шариком и торцом, на котором он расположен. Кроме этого, в отпечаток модели крючка вставляют плоскую стальную защелку /, которая частично зальется металлом в теле крючка. Обе полуформы припыливают и собирают для заливки.
Изготовление форм для цепочки подобно выполнению ювелирных работ; оно сложно еще тем, что каждый раз цепочка располагается в опоке рядом с полостью формы отливаемого звена. Малейшее смещение цепочки при отделке и сборке формы влечет за собой поломку формы.
Изготовление формы для цепочки к часам производится по модели, состоящей из нескольких частей: модели первого звена (рис. 68, о), модели второго звена (рис. 68, б), разъемной модели третьего звена (рис. 68, в), модели основания (рис. 68, г), крючка (рис. 68, д). Цепочку изготовляют так: сначала отливают по модели первое звено; после этого изготовляют формы по модели второго звена способом по-сырому и отливают отдельные звенья Цепочки; затем каждые два отлитых звена соединяют приливаемым третьим Эту операцию выполняют следующим образом;
Рис. ев. Изготовление формы для цепочки к часам
На специальную модельную плиту укладывают два отлитых звена, в середину того и другого ставят в вертикальном положении половину модели третьего звена (рнс, 68, е).
Под устаиовлеииой моделью звена изготовляют часть перекидного болвана /. Загладив н припылив болван, на плиту устанавливают верхнюю опоку, на модель звена — модель щелевого стояка и изготовляют верхнюю полуформу (рнс. 68, жу
Полуформу переворачивают, плиту снимают, устанавливают вторую половину модели звена (рис. 68, з), под ней, как и под первой, выполняют перекидной болван.
После припылнвания поверхности разъема формы и болвана устанавливают и формуют нижнюю опоку (рис. 68, и). Затем полуформу снимают для удаления половины модели звена (рис. 68, к).
После удаления модели нижнюю полуформу устанавливают на место и вместе с верхней переворачивают (рис. 68, л).
Верхнюю полуформу снимают, удаляют с болвана вторую половину модели звена (рнс. 68, ж). В верхней полуформе прочищают литниковый канал, полуформы припыливают и собирают для заливки (рис. 68, я).
Залив форму и выбив отливку, получают три звена цепочки- Повторяя описанные выше операции, получают следующие три звена и т. д. Таким образом, соединяя отдельные части, получают цепочку с нужным числом звеньев. К концу цепочки приливают основание крючка. Для этого в отдельной форме отливают основание крючка. Затем способом, описанным выше, основание крючка приливают к последнему звену цепочки. Последним приливается крючок. Процесс изготовления его литейной формы аналогичен описанному выше (для цепочки браслета).
Вопросы для повторения
Как подразделяют художественно-архитектурные отливкн?
Каковы особенности литья ажурных отливок?
Как подразделяют модели ажурных отливок?
Какие требования предъявляют к формам для ажурного литья?
Каково отличие моделей с односторонним ажуром от модели с двусторонним ажуром?
Почему не применяют специальные фигурные модельные плиты для формовки ажурных отлнвок?
Каков порядок формовки тарелки по модели с односторонним ажуром?
Каков порядок формовки по модели с двусторонним ажуром?
Для чего и как осуществляют кратковременную сушку (подкапчнвание) форм ажурных отлнвок?
Из каких операций состоит процесс формовки иепочкн браслета?
Каков порядок формовки цепочки к часам?
Глава
КУСКОВАЯ ФОРМОВКА
Сущность кусковой формовки
Рассмотренные выше способы изготовления литейных форм относятся к формовке по моделям, конфигурация которых позволяет извлекать их из формы, не повредив стенок последней. Такие модели имеют, как правило, гладкую поверхность и достаточные формовочные уклоны. Модели художественных отливок на боковых стейках имеют различного рода впадииы, выступы или рисунки, затрудняющие удаление их из формы без повреждения стенок последней. Поэтому для изготовления литейных форм по этим моделям нельзя применять способы формовки, описанные выше.
При изготовлении литейных форм бюстов, статуэток и других художественных изделий применяют более сложные способы формовки. Одним из наиболее распространенных способов формовки художественных отливок является способ кусковой формовки.
Сущность способа кусковой формовки разберем на простейшем примере.
Барельеф (рис. 69, о) на лицевой поверхности имеет поднутрения /—3, препятствующие съему с модели верхней части формы. Чтобы снять форму, ие повреждая ее стенок, надо убрать поднутрения, как бы сгладить поверхность модели. Такое сглаживание — выравнивание поверхности модели — выполняют в процессе изготовления литейной формы путем набивкн в поднутрения модели отдельных частей формы — кусков формовочной смеси — так, чтобы каждый из них мог сниматься с модели без повреждения на нем отпечатка поверхности модели. Если кускн прилегают друг к другу, в форме их разделяют слоем древесио- угольиого порошка или ликоподия. Наружную поверхность кусков /—3 (рис. 69, б) подрезают в виде болванов с пологими стенками, чтобы с иих удобнее было снимать полуформу. Кроме того, на поверхностях кусков для фиксации их положения в форме вырезают знаки в виде продолговатых углублений. По модели с за- формоваиными кусками, припылив поверхности разъема, модели и кусков, изготовляют нижнюю полуформу Б (рис. 69, в). Зафор- мованную опоку вместе с фальшивой переворачивают, фальшивую 144
Ряс. 69. Кусковая формовав барельефаРяс. 69. Кусковая формовав барельефа
Ряс. 69. Кусковая формовав барельефа
Ряс. 69. Кусковая формовав барельефа
снимают, а на оставшейся нижней полуформе заформовывают верхнюю полуформу Д с литниковым каналом К и выпором Л (рис. 69, а). Перевернув обе полуформы вместе, нижнюю снимают так, чтобы модель с прилегающими к ее поверхности кусками осталась на верхней полуформеД (см. рис. 69, а), расположенной в данном случае внизу.
Куски снимают с модели плоской иглой так, чтобы не повредить на них отпечаток поверхности модели. Снятые с модели куски отделывают и по имеющемуся иа них знаку укладывают на соответствующее место в снятой иижней полуформе. Чтобы куски не выпадали и не смещались, при дальнейших операциях их укрепляют шпильками или приклеивают (рис. 69, д). Таким образом, в ннжней полуформе получают полный профиль поверхности модели, составленный из отдельных кусков формы. Части формы с прикрепленными кусками, как правило, сушат, так как куски набивают из недостаточно газопроницаемой, жирной формовочной смеси. Собранная форма показана на рис. 69, е.
Приведенный пример является простейшим случаем кусковой формовки. Форма в данном случае имеет небольшое число кусков, расположенных на одной стороне модели или в одной опоке. Формы более сложных изделий могут иметь несколько десятков кусков, расположенных на всей поверхности модели.
Кусковая формовка по-сырому
При кусковой формовке для изготовления формы, особенно ее частей — кусков, прилегающих к поверхности модели,— обычно применяют жирные формовочные смеси. Эти формы заливают после сушки. Однако несложные формы с небольшим числом кусков, расположенных на боковой поверхности модели, можно из-
145
готовлять и из обычных формовочных смесей, применяемых для формовки по-сырому. Если форму изготовляют способом кусковой формовки, а для набивки кусков используют формовочную смесь применяемую для форм, заливаемых в сыром состоянии, такой способ называют кусковой формовкой по-сырому.
Примером изготовления формы таким способом является формовка пепельницы «Палубою* (рис. 70). Латунная модель состоит из трех частей: палубка, его головки и полозьев. Полозья отливают отдельно и монтируют на палубке в процессе механической обработки отливки. Формовка палубка состоит из следующих операций:
Модель палубка без отъемной части (головки) укладывают иа специальную подмодельную плиту (рис. 70, а). Заднюю стенку модели, имеющую поднутрение, не позволяющее сиять верхнюю полуформу с модели, не повреждая стеики формы, припыливают и изготовляют на ией кусок 1 из облицовочной смеси. Поверхность куска хорошо заглаживают н посыпают разделительным песком или припыливают древесноугольиым порошком.
Модель с набитым куском накрывают верхней опокой, устанавливают подогнанный по дну модели щелевой стояк и изготов
ляют верхнюю полуформу обычным способом.
Готовую полуформу переворачивают вместе с подмодельиой плитой, плиту снимают. Отделывают поверхность разъема формы. На модель устанавливают отъемную головку 2 (рис. 70, 6), поверхность разъема посыпают разделительным песком.
а)а)в)в)
а)
а)
в)
в)
Р"С. 70. Итотоыен.е формы д« пепиъницы «П^бож.
РИС. 71. Изготоеленве формы Д« шпжгв ж «жтут« «Мефистофель.
На основание куска накладывают лист бумаги 3 (рис. 70, в), полость модели заполняют облицовочной смесью и уплотняют ее. Заглаживают поверхность разъема и, присыпав ее разделительным песком, устанавливают нижнюю опоку и изготовляют в ней нижнюю полуформу.
Обе полуформы переворачивают, нз верхней удаляют модель щелевого стояка, снимают верхнюю полуформу, при этом модель с прилегающим к задней стенке куском остается на нижней полуформе.
Прилегающий к задней стенке модели кусок отодвигают от стенки модели на конец листа бумаги, находящейся под ним, иглой 4 на такое расстояние, чтобы можно было сиять модель с болвана, не задевая куска (рис. 70, в). Перед тем как отодвинуть кусок, его положение отмечают на плоскости разъема формы.
Слегка расшатав модель, ее снимают с болвана. Болван припыливают для подчеканки формы.
Удалив модель с болвана, после подчеканки пинцетом вынимают отъемную часть модели — головку. Кусок подвигают к болвану на прежнее место. Разрез готовой формы показан на рис. 70, г.
Аналогичным вышеописанному способом, но с двумя сырыми кусками изготовляют форму для отливки шпагн к статуэтке «Мефистофель».
Формовку производят по металлической модели (рис. 71, а) с помощью фальшивой опоки (рис. 71, б). После изготовления на фальшивой опоке нижней полуформы подрезают поверхность разъема в ней до середины толщины нижнего ограничителя модели Шпаги с обеих сторон. Хорошо припылив подрезанную поверхность, по левую сторону ограничителей рукоятки шпаги накладывают облицовочную смесь, уплотняют и подрезают ее в виде куска / (рис. 71, s). Боковая вертикальная стенка куска должна проходить между верхними и нижними ограничителями. Верхняя поверхность куска должна начинаться от середины высоты верхнего ограничителя и наклонно спускаться до поверхности разъема
по рукоятке. Смежный с куском / кусок 2 изготовляют таким же образом, но по правую сторону ограничителя рукоятки. После подрезки кусков нх слегка смачивают водой для увеличения проч- и ости. Затем устанавливают верхнюю опоку и формуют ее. Верхнюю полуформу снимают так, чтобы модель и прилегающие к ией куски остались иа модели в нижней полуформе. Слегка постукивая по модели, куски отодвигают в стороны для удаления модели. После извлечения модели куски придвигают и а прежнее место, форму припыливают и собирают для заливки.
Кусковая формовка по-сырому удобна тем, что форму перед заливкой не сушат, так как куски и форму набивают нз смеси с достаточной газопроницаемостью, одиако ее применение возможно лишь для формовки моделей, имеющих поднутрения только на боковой поверхности.
Кусковая формовка по-сухому
Способом кусковой формовки по-сырому изготовляют литейные формы сравнительно простых художественных изделий.
В приведенных примерах формовки для удаления модели из формы заформоваииые куски нз формы не вынимали, а лишь отодвигали по плоскости разъема формы на расстояние, допускающее свободное извлечение модели. Поэтому кускам такой формы не нужна особая прочность.
Большинство моделей художественных изделий — модели фигур человека, животных, птиц — более сложны и по форме, и по рельефу их поверхности. Для извлечения таких моделей из формы приходится изготовлять в форме большее число кусков, расположенных не только и а боковых частях модели, ио и на ее верхней и нижней поверхностях. При удалении модели из формы куски, расположенные на верхних частях модели, невозможно передвигать, как это делалось при кусковой формовке по-сырому; их следует убирать совсем. В этом случае формовщик вынужден, убирая куски, брать их в руки, отделывать их поверхность и укладывать на соответствующее место в опоку. Чтобы куски ие разрушались при таких операциях, они должны быть достаточно прочными. Поэтому в сложных формах художественных изделий куски изготовляют на модели из специальной формовочной смеси с содержанием глины 25—30 %. Кроме того, повышение содержания глины в облицовочных смесях для кусковой формовки диктуется необходимостью хорошей пластичности смеси для получения резкого отпечатка сложной поверхности модели. Но так как с применением жирных формовочных смесей ухудшается газопроницаемость литейной формы, то ее обычно сушат перед заливкой. Поэтому процесс изготовления таких форм носит название кусковой формовки по-сухому.
Чтобы ясно представить способ кусковой формовки по-сухому, разберем изготовление формы для чернильницы (рис. 72). Модель 148
г)
Рис. 71. Кусковая формовка чернильницы
чернильницы состоит из нескольких частей: латунного разъемного корпуса головы (рис. 72, а), шляпы (рис. 72, б), пера (рис. 72, в) н основания (рис. 72, г). Все детали чернильницы, за исключением корпуса головы, отливают в сырых формах. Корпус головы формуют способом кусковой формовки, форму заливают после сушки. В процессе изготовления литейной формы чернильницы модель головы используют как стержневой ящик для изготовления стержня.
Порядок выполнения основных операций следующий:
L Изготовление литейной формы начинают со стержня. Для этого разъемную модель соединяют, ее полость заполняют стержневой смесью и уплотняют ее. Затем хорошо подрезав и загладив смесь, иа нижнем торце вырезают знак для фиксации стержня в форме.
Модель с находящимся внутри стержнем укладывают в фальшивую опоку, поверхности модели и разъема припыливают Древесноугольным порошком. На боковую часть модели (у правой щеки) накладывают облицовочную смесь, уплотняют ее (рис. 72, д) и подрезают в форме куска / (рис. 72, е). Верхняя плоскость куска должна быть на уровне верхнего края модели. Две боковые вертикальные плоскости: одна — по плоскости разъема модели, вторая — по середине лица, вдоль носа и бороды. Боковую ломаную поверхность, соприкасающуюся с формой, подрезают наклонно до поверхности разъема формы. На верхней поверхности куска вырезают углубление — знак 2. Поверхность подрезанного куска припыливают сухим угольным порошком
Припылив поверхность модели, таким же образом изготовляют кусок 3.
Аналогичным способом изготовляют куски 4 н 5, расположенные на задней части модели.
Затем иа фальшивой опоке с болваном, образованным кусками, формуют нижнюю опоку. Верхний слой смесн в ней во избежание поломки поверхности кусков, расположенных вокруг модели, уплотняют деревянным бруском.
Заформованную ннжнюю опоку переворачивают вместе с фальшивой, последнюю снимают. Дополнительно уплотняют куски сверху и выполняют подрезку, если это необходимо для извлечения модели. Припылив образовавшуюся поверхность разъема формы, устанавливают верхнюю опоку н изготовляют верхнюю полуформу. Вентиляционные каналы в ней выполняют так, чтобы они попадали в стержень.
Обе полуформы переворачивают. Затем, приподняв один край нижней полуформы (она наверху), легко ударяют по смесн деревянным молотком для того, чтобы модель н куски ие остались в ией, снимают нижиюю полуформу.
В снятой полуформе исправляют отпечаток. С модели, оставшейся в верхней полуформе, снимают куски, начиная с любого, так как они расположены вокруг модели в один ряд. Куски исправляют, припыливают, излишек древесноугольиого порошка с внутренней поверхности кусков сметают мягкой кисточкой из перьев и укладывают куски на песчаную постель для сушки.
Перед удалением модели иа поверхности разъема в верхней полуформе прорезают стояк и питатели, затем удаляют из опоки модель; раскрывая ее, извлекают стержень и так же, как куски, укладывают его иа песчаную постель сушильной плиты.
После сушки кусков и обеих полуформ в нижней укрепляют стержень, укладывают вокруг него куски и собирают форму для заливки.
Изготовление форм для бюстов
Особенность изготовления литейных форм для бюстов по сравнению с другими видами художественных отливок состоит в том, что их модели всегда имеют сложную поверхность, точность выполнения которой является непременным условием получения качественной отливки. Малейшее искажение в форме отпечатка поверхности модели приводит к нарушению портретного сходства отливки с оригиналом. Поэтому правильное деление сложной поверхности модели иа части и изготовление иа ней кусков представляет основную сложность процесса формовки бюстов.
При изготовлении этих форм формовщик должен помнить следующие правила:
При изготовлении фальшивой опоки укладывать модель в опоку так, чтобы наиболее сложная часть ее поверхности (с под- 150
нутреннями и выступами) располагалась вверху. Лучше, если часть модели, углубляемая в фальшивую опоку, не имеет поднутрений, а стало быть, и кусков.
В процессе изготовления кусков следует стремиться сосредоточить большее их число в нижней полуформе. Куски к верхней полуформе приходится крепить, чтобы они ие могли выпасть из нее в процессе сборки формы. В то же время сами операции крепления кусков к стенке формы могут привести к их разрушению.
Изготовление кусков в форме следует производить снизу с поверхности фальшивой опоки, постепенно заполняя поднутрения модели до верха.
При делении поверхности на части нужно выделять для каждого куска возможно большую поверхность модели. Одним куском следует закрывать несколько смежных поднутрений, имеющих аналогичный уклон так, чтобы кусок мог быть снят с поверхности модели в одном направлении.
Правильность деления поверхности модели на части, для изготовления на них кусков, зависит от опыта формовщика. Менее опытный формовщик, опасаясь неудач при разборке формы и извлечении из нее модели, всегда изготовляет формы с большим числом кусков; при этом он тратит больше времени на их изготовление, разборку н сборку формы. Квалифицированный, опытный формовщик делает так, чтобы каждый из кусков охватывал возможно большую часть поверхности модели. Тем самым он сокращает число кусков в форме, меньше времени тратит на изготовление формы. Производительность труда такого формовщика значительно выше. Кроме того, улучшается качество отливаемых изделий. Меньшее число кусков в форме дает соответственно меньшее число швов на поверхности отливки, благодаря чему сокращается процесс механической обработки изделия, устраняется возможность случаев отклонения формы изделия от оригинала.
В качестве примера рассмотрим формовку настольного бюста (рис. 73). Литейную форму для него изготовляют по неразъемной латунной модели.
Формовка состоит из следующих операций:
Начинают с изготовления фальшивой опоки способом вдавливания модели. В фальшивой опоке модель укладывают на «спину» (рис. 73, б). Оформив поверхность разъема, модель припиливают и приступают к набивке кусков формы в порядке н местах, показанных на рис. 73, а.
Кусками заформовывают части поверхности модели, имеющие поднутрения, с которых трудно снять полуформу, не повредив ее стенок. Части модели, с которых можно сиять форму без Повреждения (лицо, борт одежды и верхняя часть основания — постамента бюста), оставляют иезаформованнымн.
Набивку кусков в форме начинают с куска /, расположенного У основания бюста. Подрезав поверхность куска на верхней его грани, вырезают знак.
Рис. 73. Изготовление формы для настольного бюста
Куски 2 и 8 изготовляют и а боковых поднутрениях модели. Границы этих кусков проходят так: нижняя — по поверхности фальшивой опоки, верхняя — по борту одежды.
Набивают кусок 4, располагающийся и а плече и примыкающий к соседнему куску 2. Кусок 2 хорошо присыпают (натирают) древесноугольным порошком и заглаживают, чтобы при разборке формы он легко отделялся от кусков, примыкающих к нему, а в процессе изготовления последующих кусков к нему ие прилипала формовочная смесь.
Так же изготовляют куски 4 и 5, 6 и 7, располагающиеся вокруг головы бюста на фальшивой опоке.
На верхней части модели изготовляют куски 8 н 9, прикрывающие шею и борт одежды (см. рис. 73, б).
Припылив поверхности кусков н оставшуюся свободной поверхность модели (незакрытую кусками), на фальшивую опоку устанавливают нижнюю опоку. Свободную поверхность модели обкладывают облицовочной смесью. Оставшуюся часть опоки заполняют наполнительной формовочной смесью и уплотняют ее так, чтобы получить достаточную плотность формы и ие повредить прилегающие к поверхности модели куски.
В том случае, если при формовке остается свободная поверхность модели, опоку набивают в два приема. Первый заканчивается после того, как уплотненная в опоке формовочная смесь будет составлять над поверхностью модели слой 25—30 мм. После этого опоку снимают, очищают мягкой щеткой поверхность модели, припыливают ее древесноугольным порошком и, установив снятую опоку, продолжают засыпать в нее смесь и уплотнять ее до верха. Такую операцию называют подчеканкой формы. Цель подчеканки при кусковой формовке та же, что и при формовке no-сыр ому, — увеличение резкости отпечатка поверхности модели в форме. Выполнение подчеканки при кусковой формовке 152
отличается тем, что ее производят не моделью, а формой, прижимая ее к припыленной древесноугольным порошком модели в процессе уплотнения формы на втором этапе.
У Для получения ровной поверхности смеси в опоке н предотвращения возможности поломки кусков верхний слой смеси в опоке уплотняют деревянным бруском. В этом случае сила удара распределяется на большую часть поверхности смеси, соответственно и деление на куски в опоке более равномерное. Уплотненную таким образом поверхность смеси в опоке натирают сухим древесиоуголь- ным порошком, чтобы исключить возможность прилипания к ней смеси, что может привести в дальнейшем к выдавливанию формы при установке ее в пресс для заливки.
Нижнюю полуформу переворачивают вместе с фальшивой опокой, последнюю снимают. Дополнительно уплотняют поверхность кусков вокруг модели и подрезают их до получения необходимой поверхности разъема формы. Для удобства крепления конца каркаса стержня, который будет вставляться в форму при сборке, необходимо, чтобы разъем формы проходил через центр основания модели бюста. Поэтому поверхность разъема у основания модели подрезают до его середины, а оставшуюся часть закрывают куском 10 (см. рис. 73, 6), являющимся продолжением куска 1 в верхней полуформе.
Закончив набивку куска 10, единственного, который будет располагаться в верхней полуформе, поверхность модели припы- ливают, ставят верхнюю опоку и производят ее формовку в два приема с подчеканкой.
Снимают верхнюю полуформу, исправляют в ней отпечаток модели, снимают кусок 10 с иижней полуформы и укладывают его на соответствующее (по знаку) место в верхней полуформе. Кусок 10 следует закрепить шпилькой или приклеить клеем, так как ои может выпасть при накрывании нижней полуформы верхней.
Способ крепления кусков в форме клеем, применяемый на некоторых заводах художественного литья, неудобен, так как куски в форме прилегают неплотно и на отливке образуется грубый шов. На поверхности разъема в верхней полуформе к плечу бюста прорезают литниковый канал, к центру головы — выпор.
И. Поверхность разъема в нижней полуформе припыливают, устанавливают на нее деревянную рамку, размеры которой равны размерам опоки, заполняют ее наполнительной смесью и, прикрыв Деревянным щитком сверху, переворачивают вместе с нижией полуформой.
Нижнюю полуформу снимают, легко ударяя деревянным молотком по поверхности смесн в ней так, чтобы модель с прилегающими к ней кусками осталась на смеси в рамке. Рамку используют для того, чтобы было удобнее снимать куски с модели, так как некоторые из них приходится снимать, подрезая около них смесь.
Ланцетом н специальной иглой с модели снимают куски в порядке, обратном их изготовлению (последний кусок снимают первым). В каждом куске (после снятия с модели) исправляют возможные повреждения, припыливают поверхность древесно- угольным порошком, излишек его сметают мягкой кистью. Готовые куски укладывают на песчаную постель для сушкн.
В специальном стержневом ящике изготовляют центральный стержень для формы.
Обе полуформы, куски и стержень сушат.
5. Изготовление стержня в полости формы
К внутренним полостям художественных отливок ие предъявляют особых требований по точности размеров и формы; их делают в основном для уменьшения массы отливки, толщины ее стенок. Кроме того, художественные отливки изготовляют обычно в небольших количествах. Для разовых изделий делать стержневой ящик для изготовления стержня не всегда выгодно, так как значительно повышается стоимость отливки. Стержни для разовых отливок можно изготовлять без стержневых ящиков, используя для этого полость самой литейной формы. Такой способ называется изготовление стержня в полости формы.
Процесс изготовления стержня в полости формы следующий:
Полость нижней полуформы с уложенными кусками припыливают и заполняют стержневой смесью. В небольших формах смесь осторожно уплотняют руками, чтобы не повредить поверхность кусков формы.
На поверхность смеси в полости укладывают обмазанный белой глиной каркас, состоящий из полой металлической трубки 2 и поперечника / (рис. 74, а) так, чтобы концы его опирались на поверхность разъема формы.
Поверх каркаса снова накладывают стержневую смесь и подрезают ее в виде болвана, объем которого равен объему полости в верхней полуформе. Затем смесь уплотняют прессованием.
06)
Рис. 74. Иаготовление стержне ■ полости формы
накрывая ее несколько раз припыленной верхней полуформой так j^e, как при изготовлении стержня в стержневом ящике с глухой полостью. При каждом снятии опоки контролируют поверхность стержня; там, где необходимо, подсыпают или срезают смесь, и по степени заполнения стержнем отпечатка полуформы н плотности поверхности судят о готовности стержня.
С уплотненной поверхности стержня, после снятия верхней полуформы, формовщик осторожно тельным ланцетом снимает слой смеси, равный толщине будущей отливки. Эго одна из ответственных операций при изготовлении стержня, от точности выполнения которой зависит качество получаемой отливки. Неравномерный срез слоя смеси со стержня может быть причиной брака отливки. Если, например, со стержня снят слой смеси недостаточной толщины, возможно незаполнение формы при заливке, если снят слой смеси больше заданной толщины стеики отливки, возможен пригар на поверхности отливки.
Поэтому при изготовлении крупных стержней для равномерного снятия слоя смеси со стержня поверхность его припыливают и накалывают на глубину, равную толщине стенки отливки специальным шаблоном-наколкой (рис. 74, б). После этого формовщик свободно срезает со стержня необходимый слой смеси, ориентируясь на хорошо заметные следы накола. Подрезанную поверхность стержня хорошо заглаживают, для упрочнения поверхностного слоя его смачивают и припыливают.
На поверхность разъема нижией полуформы накладывают деревянную рамку высотой немного больше подрезанного стержня и заполняют ее наполнительной смесью. Над стержнем в смеси закладывают чугунную плиту — драйер, иа который стержень будет помещен в печь.
Нижнюю полуформу вместе с рамкой переворачивают и снимают так, чтобы куски и стержень остались на смеси в рамке. Затем куски снимают со стержня так же, как их снимали с модели, при удалении ее из формы. Поверхность стержня, как и нижнюю его часть, подрезают иа заданную толщину стенки отливки (рис. 74, в), смачивают и вместе с плитой и смесью (как на драйере) отправляют сушить. Излишек смеси иа плите вокруг стержня следует убрать, это обеспечит более высокую скорость и равномерность просушки стержня.
Способ изготовления стержня в полости формы удобен, однако использовать его для форм с тонкой и сложной внутренней поверхностью ие рекомендуется, так как при изготовлении стержня полость формы теряет резкость отпечатка модели.
§ 6. Изготовление форм для статуэток
Художественные отливки могут состоять ие из одной фигуры или части, как бюсты, а из целого ряда связанных между собой определенной темой фигур, например «Орел на скале», «Медведь
155
Fee. 73. Изготовление формы для стетуетен «Ерше»
у пня», «Олени» н т. п. Такие художественные отливки называют статуэтками.
Изготовление цельной литой статуэтки представляет большую сложность, поэтому чаще всего статуэтки отливают по частям, т. е. по составляющим их фигурам, а в процессе механической обработки отдельно отлитые фигуры собирают в статуэтку. Кроме того, для удобства формовки иногда делят на части н отдельные более сложные фигуры статуэток (голова, туловище, руки, иоги). Рассмотрим несколько примеров изготовления литейных форм для статуэток.
Изготовление формы для статуэтки «Ермак» (рис. 75). Бронзовая модель состоит из двух основных частей: фигуры Ермака н постамента. Кроме того, модель фигуры Ермака делится на части: корпус, две рукн и клинок. Все эти части модели отливают отдельно и собирают на постаменте в процессе механической обработки. Фигуру Ермака и отдельные ее части (руки и клииок) обычно формуют в одной опоке, форму заливают после сушки. Постамент статуэтки отливают в сырой форме.
Процесс изготовления формы для статуэтки следующий:
Изготовляют фальшивую опоку путем вдавливания модели в заформоваиную опоку в положении «иа спине». При массовом производстве отливок выгоднее вместо фальшивой опоки отливать металлическую плиту с поверхностью фальшивой опоки и формовать на ней.
В фальшивую опоку или на плиту укладывают модель фигуры «Ермака», рядом помещают модели рук и клинка (рис. 75, б"). ^а лицевой поверхности модели набивают семь кусков в порядке, показанном на рис. 75, а.
После подрезки н прикрашивания кусков древесиоуголь- ным порошком на фальшивую опоку устанавливают нижнюю опоку и заформовывают в два этапа с подчеканкой полуформу.
Нижнюю полуформу вместе с фальшивой опокой переворачивают, фальшивую опоку снимают. Дополнительно уплотняют основания кусков, подрезают поверхность разъема. На поверхности модели изготовляют кусок 8. На ладони согнутой руки изготовляют кусок 9 (см. рис. 75, б).
Устанавливают верхнюю опоку и формуют ее как и нижнюю в два приема с подчеканкой. Форму раскрывают, с модели снимают куски 8 и 9 и прикалывают их на соответствующие места в снятой верхней полуформе. Из инжней полуформы удаляют модели руки
и клинка.
На нижней полуформе формуют рамку и переворачивают ее вместе с полуформой. После снятия нижней полуформы кускн с модели
Рмс. 76. Иэготомемме формы для статуетен «Орел не семе»
снимают в порядке, обратном их изготовлению, и укладывают на песчаную постель.
Изготовляют стержень в стержневом ящике нли в полости формы в зависимости от числа изготовляемых отливок.
В верхней полуформе прорезают литниковый канал, как показано на рис. 75, б.
Обе полуформы, куски н стержень сушат, после чего форму собирают для заливки.
Изготовление формы для статуэтки «Орел иа скале» (рис. 76). Модель статуэтки состоит из двух основных частей: орла и постамента-скалы. Каждую из частей отливают отдельно н собирают в статуэтку в процессе механической обработки. Форму для постамента (скалы) изготовляют по чугунной пустотелой модели. Для удобства формовки полость у модели постамента заделывают металлической плаикой.
Процесс формовки постамента:
Модель укладывают в фальшивую опоку задней стенкой (рис. 76, а). На уложенной модели набивают два куска: / — на основании скалы, 2 — иа ее вершине (рис. 76, б).
Подрезав и прикрасив куски / н 2, набивают смежные с ними куски 3 и 4 иа боковых поверхностях модели. Ввиду больших размеров кусков их лучше изготовлять с каркасами.
На фальшивую опоку с моделью устанавливают нижнюю опоку н формуют ее с подчеканкой.
Нижнюю полуформу вместе с фальшивой опокой переворачивают, фальшивую опоку снимают. В нижией полуформе производят доуплотнение кусков и подготовку поверхности разъема формы.
Устанавливают верхнюю опоку и формуют ее так же, как и иижнюю — с подчеканкой.
Верхнюю полуформу снимают, исправляют в ней отпечаток поверхности модели, прорезают литниковую систему.
На нижней полуформе устанавливают деревянную рамку, заполняют ее формовочной смесью и, накрыв щитком, переворачивают вместе с нижней полуформой. Нижнюю полуформу снимают так, чтобы модель с прилегающими к ее поверхности кусками осталась иа смеси в рамке.
Снимают с модели куски 4 и 3, а затем куски 2 и /, после отделки укладывают их в тазик с песчаной постелью для сушки.
В специальном стержневом ящике изготовляют стержень. Для больших форм изготовление стержня в полости формы неудобно, так как можно повредить стенки формы.
Обе полуформы, кускн и стержень сушат и собирают форму для заливки.
Форму для отливки орла изготовляют с фальшивой опокой, где модель располагается в положении «на спине» (рис. 76, в). В форме изготовляют шесть кусков, первые четыре (/—4) располагаются в нижией опоке (рис. 76, в), два последних (5 и 6) —
верхней (рис. 76, г). Порядок изготовления и расположения кусков на модели показан иа рнс. 76, в. Стержень с крестообраз- уМ каркасом изготовляют отдельно в стержневом ящике. Куски, стержень и обе половины формы сушат. После сушки форму собирают для заливки.
Лапы орла отливают отдельно в сырой форме. Для увеличения прочности в лапы заливают стальные пруткн, и а концах которых в процессе механической обработки нарезают резьбу. Резьба служит для крепления лап и а корпусе орла.
Изготовление формы для статуэтки «Садящийся всадник» (рис. 77). Бронзовая модель статуэтки состоит из пяти частей: корпуса коня (передняя согнутая йога его для удобства формовки делается отъемной и соединяется с корпусом шипом в виде «ласточкина хвоста»), всадника, нижией части — накидки иа коие, хвоста коня и постамента. Каждую из частей, кроме отъемной согнутой ноги коня н части иакидки, отливают отдельно и собирают вместе на постаменте в процессе механической обработки отливки. Изготовление литейной формы для коня составляет основную работу при отливке статуэтки. Сложность заключается и необходимости изготовления большого числа кусков как в нижней, так и в верхней полуформах.
Процесс формовки коня следующий:
Модель корпуса койя укладывают в фальшивую опоку в положение «иа боку» (рис. 77, а) так, чтобы передняя (согнутая) отъемная йога была наверху.
Припылив поверхности фальшивой опоки и модели, приступают к набивке кусков нижней полуформы. Порядок изготовления и расположения их иа модели показан на рис. 77, б. Всего в нижией полуформе набивают девять кусков. На модели с кусками формуют с подчеканкой иижнюю опоку.
В иижней полуформе, перевернутой вместе с фальшивой опокой, изготовляют куски (всего их шесть) на второй половине модели (рис. 77, в). Некоторую трудность вызывает изготовление кусков 12 и 13, значительная часть которых располагается под накидкой, и кусков И и /5, заформованных на части руки (перекрывая друг друга). Не меньшую трудность, связанную с малыми размерами и сложностью рельефа модели под ними, представляет изготовление кусков 10 и 11.
После подрезки кусков и поверхности разъема устанавливают верхнюю опоку и изготовляют в ней верхнюю полуформу. Заформоваииую полуформу снимают, прорезают в ией литник и выпор. Снимают с модели куски, устанавливают и прикалывают их в снятой полуформе.
На нижией полуформе заформовывают рамку. С модели в рамке убирают отъемную часть модели (накидку), прикрывающую кусок 9 (рис. 77, 6), затем снимают с модели кусок 9, прикрывающий кусок 8. После этого снимают кусок 8 и отъемную часть согнутой ноги койя.
Разрушая эаформованную смесь в рамке, с модели снимают боковые куски 6, 5, 4 и 3. Куски 1 и 2» расположенные между ног коня, удобнее снимать с модели, выбивая нх после того, как модель будет изъята из смеси в рамке.
В полости нижней полуформы, образованной уложенными кусками, описанным выше способом изготовляют стержень. Сложность его изготовления заключается в необходимости использования для его уплотнения верхней полуформы с приколотыми в ней кусками. После изготовления стержень, снятые с него куски и полуформы сушат.
Фигуру всадника отливают отдельно:
Латунную модель всадника без половины правой руки (часть руки до локтевого сустава отливают вместе с корпусом коня) укладывают в фальшивую опоку в положение «и а спине».
Припылив поверхность модели и фальшивой опоки, приступают к набивке кусков иа лицевой части модели. Всего на этой стороне модели набивают девять кусков (порядок изготовления и расположение их на модели показан иа рнс. 77, г).
После иабивкн кусков на лицевой части модели иа фальшивой опоке изготовляют с подчеканкой иижнюю полуформу.
Полуформу с фальшивой опокой переворачивают, иа обратной стороне модели набивают куски 10 и // (расположение их иа модели показано иа рис. 77, д).
Припылив куски и поверхность разъема формы, устанавливают верхнюю опоку и изготовляют в ней с подчеканкой верхнюю погуформу. Сияв верхнюю полуформу, в ней устанавливают гилгые с модели в нижней полуформе куски 10 и 11. На разъеме в нижней полуформе устанавливают и заформовывают рамку. Рамку с опокой переворачивают, опоку снимают. С модели в рамке снимают куски, отделывают их и устанавливают в снятой нижней полуформе.
В полости нижней полуформы изготовляют стержень. Обе полуформы, куски и стержень сушат.
Изготовление формы для статуэтки «Юдифь». Латунная модель статуэтки (рис. 78, а) для удобства изготовления литейной формы делается из пяти частей: корпуса, постамента, двух рук и меча (рис. 78, б). Правая рука с частью одежды отливается вместе с корпусом, хотя иа модели оиа сделана отъемной и крепится к корпусу в процессе формовки шипом в виде «ласточкина хвоста». Остальные части статуэтки (постамент, часть левой руки и меч) отливаются отдельно от корпуса в сырой форме и монтируются На ием в процессе механической обработки и сборки статуэтки. Процесс изготовления литейной формы статуэтки следующий:
. Главную часть модели — корпус укладывают в фальшивую опоку «на спину» (рис. 78, в). Приставляют к корпусу отъемную правую руку. Припылив поверхность модели у руки, под ией набивают первый кусок формы.
Рис 78, а Статузгка «Юдифь>Рис 78, а Статузгка «Юдифь>
Рис 78, а Статузгка «Юдифь>
Рис 78, а Статузгка «Юдифь>
ПодрСЦВ DuwpXHlM'Tb Цд битою кусм. на нем пьрсэокд шак. орикраимтмют угольные ОПрПШеША, МаЛиВАЮ» BVOpnAI wyco^ (риг 7b. с, #)- Аналогично избу. AARTI в форме к» ОСТЭЛ&ЯЫГ 13 цуско* (ряс 78, г, ж) Во нэОеже- пне сдвига кус*се • форме после удален к* вми»ее на их верхней го ьсрхи<АГТя Kwp«iavw шчкн в виде конусной шилыш
Обра>авави»#ся кусковой ’^тван, «х гавшие-я нг мкрытыми кусками «г^рх ногти модели и ■1ъа1ьшиь<|П отоки припычивают, набивают с подчеканкой нижнюат) онпку (рис 78, Л|
Заформованную опоку вместе i фальшивой пгрекирачипаю!, 1^елы#|(ку^ опоку спим нот. В ннж нсА иноке упло1л*кп ммиигпя ниГепил гнтдо ыи^ечн куснив
. Индремв уплотненную ип. iiepxncuib, « ннжней опоке де- л.ткп поверхность рачт-гм* формы, •«Р11ПЫ1ИВ yty поверх НОГЛ- И оо •т-рхно< ть мидели, ндбндатгг щъль курков на обратной «пироне мо- д-ли (риг 7S, и, к)
Поперхнпс*м рдтима Ффмм. кугм» и моргай пр и пыли в* кп.
Hfc
гне Те. fl Огл 1Им* -*1Сти ^л^^Л*1 »е*«уагкн
рис.
78, t. Положение модели
фальшивой опоке С «.битым первым вой рукой)
куском (под прж-
Рнс. 78» 8. ВвбИвка второго жуск*
Рис. 7В, 6. Расположены
на модели набитого в подрезанного второго ДО»
163
7е
<4
Рис. 78, е. Расположение набитых кустов Рис. 78, ж. Порядок набивки кусков (/—/Д) на лицевой поверхности моделииа лицевой поверхности модели
устанавливают верхнюю опоку и набивают ее в два приема с подчеканкой.
Уплотнив верхний слой смеси в опоке бруском, верхнюю опоку снимают. Куски в иижней опоке снимают с поверхности модели и укладывают в их отпечатки в верхней опоке. Во избежание выпадания кусков из верхней опоки при ее перевороте, прессовке стержня и сборке формы куски, расположенные в верхней опоке, прикалывают или приклеивают к стейке формы.
Для снятия кусков с лицевой поверхности модели на нижней опоке устанавливают рамку (рис. 78, л), размеры которой равны размерам опоки, а высота немного больше высоты кускового болвана, расположенного иа модели в иижней опоке. Припылив поверхность разъема н модели в нижией опоке, рамку заполняют наполнительной смесью, которую слегка уплотняют, рамку накрывают щитом и переворачивают вместе с нижней опокой.
Опоку снимают с рамки так, чтобы модель с прилегающими к ее поверхности кусками осталась иа смесн в рамке.
Куски отнимают от модели (рис. 78, *) в порядке, обратном порядку их набивки и укладывают в их отпечатки в снятой иижией опоке (рис. 78, н).
В опоке с уложенными кусками (рис. 78, о) набивают стержень. Для этого в полость нижней полуформы (рис. 78, п) укладывают конусообразную пустотелую трубку — каркас с припаянным крестообразно прутком - поперечником — так, чтобы концы каркаса и поперечника опирались на стенки формы в ее разъеме, а сам каркас располагался в центре полости формы.
Припылив полость, ее заполняют стержневой смесью и повторным накрытием верхней опокой уплотняют до получения необхо-
IIРнс. 78, з. Набнвжа ннжнсЙ опожн формыРнс. 78, з. Набнвжа ннжнсЙ опожн формыдимой плотности стержня.
I
I
Рнс. 78, з. Набнвжа ннжнсЙ опожн формы
Рнс. 78, з. Набнвжа ннжнсЙ опожн формы
Затем поверхность стержня подрезают на толщину стенки будущей отливки (рис. 78, р). После чего с помощью рамки стержень (как прежде модель) освобождают от прилегающих к его поверхности кусков формы, так же как и с первой его половины, снимают слой смеси, равный толщине
Рнс. 78, Н. Расположение
навитых кусжож к* обратной сторове -одели
Рис.Рис.
Рис.
Рис.
к. Порядок набивке к?с ков U—^ на обратной стороне модели '
Рис. 78, л. Рамка небитая смесью, на ц>ней опоке
Рис. 7в, „. Модель с прмлеглющи.™ 1исй „у^,,,, на смеси рам1| „ отделвнне жусм ^ 166
П н^инм егерем* ■ ьи*не» ®nu« (у«*ма *ap*»iu#
167
^■с. 7В, ,. Подрема по.ережостн н*Сн^ стержне"оитощ
Р*с. 7В, ,. Готовый стержень ввной постели
168
Р«, 78, т. Подуфсиы. отдела,, ^„ . стержюь юред ^^
^енки отливки. Готовый стержень, установленный на плите с песчаной постелью (рис. 78, с), обе полуформы и куски (рис. 78, т) с« щат в сушильной печи периодического действия. При выполнении большого числа отливок стержни удобнее изготовлять в специальных стержневых ящиках. Эго сокращает процесс их изго- з явления, сохраняет стенкн полости формы от повреждений в процессе набивки стержня.
§ 7. Кусковая формовка в стержнях
Наиболее распространенным способом изготовления малых форм для художественных отливок является кусковая формовка. Однако вследствие сложности выполняемых операций этот способ требует от формовщика высокой квалификации и большого опыта. Технологический процесс кусковой формовки занимает много времени, поэтому производительность труда формовщика низкая. Кроме того, в большинстве случаев кусковая формовка связана с необходимостью сушки изготовленных форм и их частей (кусков), иа что тратится много времени и расходуется топливо. Все это повышает стоимость выпускаемых отливок.
В современной практике производства отливок малых скульптур находит применение известный в производстве машиностроительных отливок способ кусковой формовки в стержнях. Сущность способа кусковой формовки художественного литья в стержнях заключается в том, что части (куски) литейной формы изготовляют ие на поверхности модели, что собственно н составляет основную сложность способа кусковой формовки, а в специально изготовленных стержневых ящиках. Размеры и поверхность изготовляемых в иих стержней — кусков — соответствуют размерам и поверхности кусков, изготовляемых иа модели способом кусковой формовки.
Для кусковой формовки в стержнях модель отливаемого изделия, разделенная на необходимое число частей, располагается иа двусторонней подмодельной плите. В зависимости от размеров модели и ее знаков на плите можно располагать несколько моделей. Металлические знаки на плите делают в тех местах, где иа модели будут располагаться куски при обычной кусковой формовке. Число стержневых ящиков должно равняться числу знаков У модели на обеих сторонах плиты.
При наличии такой модельной плиты и стержневых ящиков получение литейной формы для художественной отливки ие представляет большой сложности. Полуформы изготовляют по модельной плите из формовочной смесн, применяемой для формовки по-сы- Г чму, а стержни (куски) — в металлических ящиках (если иеоб- ходимо — с применением каркасов). Физико-механические свойства стержневой смеси должны соответствовать свойствам смеси, применяемой для набивки кусков при обычной кусковой формовке.
Рис 76. Пресс-папье • Чертик»
Процесс кускшюА 4ЮР**ПВКИ в стержнях рассмотрим иа примере изготовления литейной фзрмы длч ппвх папье «Чертик* (рис 79) Пресс-папье тылмелкий ио ту ri ценней молельной плите с расположенными ид нем двумя моделями с литниковой системой и выппром. Каждая г*,а миделей, ptk полижем пых на обеих (тронах плиты, имеет знаки, соответствующие размеряй негоюв- аяемых при обычной кесковой формовке кускам «(юрмы
Процесс изготовление литейной формы следующий
Хорошо очищенную молельную плиту укладывают на перевернутую верхнюю опоку и накрываю! нижней опокой так, чюбы штыри ее прошли через втулки плиты и ушки верхней опоки
Поверхности моделей в опоке припы пинают древесноугольной пылью и насеивают на них слой облицовочной скесн, предназначенной для форм, заливаемых в сыром состоянии Затем опоку заполняю? смесью дп верха и набивают ее в два приема с подчеканкой.
Обе опоки переворачивают вместе с vоделклон плитой и, так же как и первую, набивают вторую полуформу
Снимают верхнюю полуфирму с Плиты, я плиту с нижней опоки
Обе полуформы птделыиают, на соответствующие места в них устанавливаю! > я ранее ид ил явленные и высушенные стерж- ни-куски. В верхней полуформе стержни прика -ивают
После установка ст гр жней форму убирают для заливки. При сборке формы следует обрждуп. внимание- на кяшкть установки стержней в ее задках, нелым допускать о^рязпваиия зззоров между станками знака и стержни, что можег привести к образованию на отлнвке швов
Собранную форму устанавливают в пресс для за.тнвки в вертикальном пол окенин.
Описанная кусковая ^юрмовкв в стержнях более удобна по сравнению < обычной кусюшой формовкой Во-первых, она vnpo- шает технологический процесс формг-зки, ксклк*ивт необходимость имегь формовщиков высокой квалификации, так как фор- 170
мовка производится по модельной плите. Изготовлять куски в стержневых ящиках значительно проще, чем нл модели. Во-вторых, кусковая формовка в стержнях дает во1можнся:ть заливать литейные формы в сыром состоянии, исключает их сушку, которая при обычной кусковой формовке составляет значительную часть времени технологического процесса изготовления литейной фирмы. Все это повышает производительность труда и снижает себестои
мость отливок.
§ 8. Формовка по разборной модели
Сложность технологического процесса изготовления литейной ^ормы для художественного изделия определяется возможностью удаления модели из формы. В рассмотренных нами способах кусковой формовки для удаления модели из формы приходилось разбирать форму на части и применять для изготовления отдельных частей прочные формовочные смеси, а форму перед заливкой сушить. Одним из способов упрощения процесса формовки и сокращения его продолжительности является применение разборной модели.
Сущность формовки по разборной модели состоит в том, что для удаления модели из формы разбирают по частям не форму, а модель. В этом случае модель художественной отливки делают из отдельных соединяющихся между собой при сборке частей.
При изготовлении разборной модели отливаемого изделия ее делят по плоскости разъема формы и а две по возможности равные части. Одну из частей делают такой, чтобы ее можно было удалить из формы (не деля на части), ие повредив отпечатка в форме. Вторую часть модели с более сложным рельефом, на которой при кусковой формовке набивают куски, делят иа отдельные части.
Деление производят с таким расчетом, чтобы каждую из частей модели можно было удалить из формы в направлении, соответствующем формовочным уклонам выступов и поднутрений ее лицевой стороны, ие повредив отпечатка в форме. На границе соединения отдельных частей модели в форме, а затем и на отливках могут образоваться швы, размеры которых будут зависеть от точности прилегания частей модели друг к другу. Поэтому части модели при изготовлении должны быть точно подогнаны друг к другу, должно быть обеспечено необходимое направление их движения при удалении из формы.
Рассмотрим конструкцию разборной модели статуэтки «Муза» и процесс формовки по ней. Для изготовления формы корпуса модель статуэтки без обеих рук и лиры делят по вертикальной плоскости разъема формы, проходящей через плечи, иа две части К и П. Затем обе части укладывают основаниями вместе в фальшивую опоку (рис. 80, а) на некотором расстоянии друг от друга так, чтобы это расстояние могло служить впоследствии знаком 0
Рис. 80. Разборная модель статуэтки «Муза»
для установки общего для двух отпечатков стержня. Там же устанавливают разрезанные модели рук и лиры.
В изготовленной таким образом форме отливают реверсивную модельную плиту, лицевая сторона которой показана иа рис. 80, б. После этого модельную плиту разрезают иа две части — левую и правую — по линии ЛЛ (см. рис. 80, а). Поверхность модели, расположенной иа правой части плиты, несложна, поэтому эту часть можно легко удалить из формы, не повредив стенок. На второй части плиты (левой) расположена часть модели с более сложной поверхностью. Эту часть (для возможности удаления модели из формы) делят на четыре части /—4, причем среднюю часть 2 делают клинообразной. На четвертой части плиты расположены модели обеих рук и лиры.
Все части модельной плиты хорошо обрабатывают и тщательно подгоняют друг к другу. Для компенсации удаленного при разрезке плиты металла иа поверхностях разреза устанавливают металлические пластины.
Изготовленные таким образом части реверсивной модельной плиты собирают в рамке с конусными внутренними стенками и закрепляют в ней. Рамку с уложенными частями плиты монтируют иа столе формовочной машины с протяжкой модели или с поворотным столом. Изготовить такую модель сложно и дорого, и затраты на иее окупаются только при массовом производстве от- 172
дивок. Сам же процесс формовки очень прост и заслуживает вии- мания.
Для изготовления литейиой формы по разборной модели на мОд«-пьную плиту в рамке устанавливают опоку и набивают ее „п,-собой обычной формовки по-сырому. Затем стол машины пово- пач«-.вают так, чтобы модельная плита оказалась на опоке. Раскрепив детали плиты, удаляют их из формы. Удаление модели иа- нинакуг с деталей левой части плиты. Движением вверх удаляют часть 4 и клинообразную часть 2. Затем в соответствии с иаправ- леиием конусов поднутрений и выступов лицевой части модели удаляют части 1 и 3. Последней из формы удаляют правую часть плиты. Удаленные из формы части разъемной модели снова собирают в рамку, устанавливают ее иа стол формовочной машины и изготовляют аиалогичио первой вторую полуформу. Для получения пустотелой отливки в полость формы ставят изготовленный в специальном стержневом ящике стержень — один для двух отпечатков модели. Крепится стержень в общем знаке О. При сборке формы верхнюю полуформу при спаривании с иижней поворачивают в плоскости разъема на 180° для правильного совмещения отпечатков в полуформах.
Для формовки по разборной модели можно использовать формовочную машину с протяжкой модели. В этом случае части модели из формы удаляют с помощью специальных рычагов, смоити- рованных в машине.
Способ формовки по разборной модели по сравнению с кусковой формовкой более прост и при массовом производстве выгоден.
Процесс изготовления литейиой формы по разборной модели производительнее, так как на разборку модели при ее удалении из формы тратится значительно меньше времени, чем на изготовление и разборку кусковой формы.
При квалифицированном изготовлении разборной модели чи- «_лэ ее частей всегда будет меньше числа кусков в кусковой форме. Кроме того, число частей модели не зависит от квалификации и опыта формовщика, как число частей формы при кусковой формовке. Вследствие отсутствия кусков в форме ее можно изготовлять из смесей, предназначенных для форм, заливаемых в сыром с сиянии, т. е. форму перед заливкой не надо сушить. Процесс фэрмовки по разборной модели значительно легче поддается механизации, чем кусковая формовка.
Вопросы для повторения
Почему нельзя изготовлять литейные формы бюстов и статуэток обычной формовкой?
В чем состоит сущность кусковой формовки?
Как правильно заложить модель в фальшивую опоку при формовке в кусках?
Какие правила следует соблюдать при набивке кусков?
смесй?смесй?Почему при кусковой формовке применяют жирные формовочные
смесй?
смесй?
Как подрезают поверхность кусков при формовке?
_г__—j—»^.- MJMjJVxJweV i ЛЮЖМДГКак увеличить резкость отпечатка модели в кусковой форме?Как увеличить прочность крупных кусков в форме?Как изготовляют kvckm ня им»™*_г__—j—»^.- MJMjJVxJweV i ЛЮЖМДГКак увеличить резкость отпечатка модели в кусковой форме?Как увеличить прочность крупных кусков в форме?Как изготовляют kvckm ня им»™*изготовляют куски на модели?изготовляют куски на модели?Для чего на поверхности кусков вырезают знаки?
_г__—j—»^.- MJMjJVxJweV i ЛЮЖМДГ
Как увеличить резкость отпечатка модели в кусковой форме?
Как увеличить прочность крупных кусков в форме?
Как изготовляют kvckm ня им»™*
_г__—j—»^.- MJMjJVxJweV i ЛЮЖМДГ
Как увеличить резкость отпечатка модели в кусковой форме?
Как увеличить прочность крупных кусков в форме?
Как изготовляют kvckm ня им»™*
изготовляют куски на модели?
изготовляют куски на модели?
Как снимают куски с модели при удалении модели из формы?
крепят куски в верхней полуформе?крепят куски в верхней полуформе?Как крепят куски в вепкнрй пл ^тЖлп.лоЭ
крепят куски в верхней полуформе?
крепят куски в верхней полуформе?
Когда применяют кусковую формовку по сырому?
Как изготовляют форму для пепельницы «Палубок»?
полу.полу.Для чего при кусковой формовке на лицевой поверхности ннжией формы формуется рамка?
полу.
полу.
Почему кусковые формы перед заливкой сушат?
Как изготовляется стержень в полости самой формы?
Какие недостатки имеет кусковая формовка?
В чем сущность кусковой формовки в стержнях?
В чем сущность формовки по разборной модели?
Как изготовляют разборную модель?
Каковы преимущества и недостатки формовки по разборной модели?
Как производится формовка по разборной модели?
Г г. в а 11
ФОРМОВКА по ГИПСОВЫМ МОДЕЛЯМ
^ 1. Способы формовки по гипсовой модели
.^рмгнтлы различного роцд мосгих дстя^еД скутылурных <ру пн нзготпьляил нл плягтилпип, нагих или шием Аги -мете- риалы ‘‘ДоАкь дл» ленки, Ин иедисгятпчно npiNitu для миделей Д^-зсак. Илкловлейннс из нластилию и ВОСК», лггкс изменяют rstw форму мм цгпцчнтыльным ддвлнгмем Оригиналы из гипса nr. kia4.hu г.рочн«г. поэтому их v<iMHO использовать как модели ОлНиХо зри йПИМКГСЛьной толщине стенки они тоже иедолги- шчны, поэтому для большей прочности изгстоыиют гипсовые МИКЛ" С Clfip.lfMUH стороны ВЛУКИМИ, 1 f: б«3 344 ЛИ И. COtrrWCTLT- ejHHHHx рельефу пЗ лицевой стороны
Т посовая мидель (вследствие малой плотности материала), )1Меег небольшую массу, отливка же, изготовленная по ней из ми.ила будет 1яж<лий. Кроме юго, массивная оз »ивка буигт iivi'h на поверхности большой пригар Для умеиь'ч-.'ння массы m .н«ькн ня ес обратной стороне делают впал"»?. соагветс1вуюшун1 ?' :ь^"ру лицеиой с-г.роны. 1. е толщину l ichmi отливки де шю«
Рис. 8!. Гипсовая модель (а) барельеф# и металлическая огливка (d)t полученная по ней
б)б)г)г)Ряс. 81. Формовка по гяпсоао! моделк с рамкойРяс. 81. Формовка по гяпсоао! моделк с рамкой
б)
б)
г)
г)
Ряс. 81. Формовка по гяпсоао! моделк с рамкой
Ряс. 81. Формовка по гяпсоао! моделк с рамкой
одинаковой по всей ее поверхности. На рис. 81 показаны гипсовая модель барельефа и полученная по ней отливка. Рельеф на обратной стороне отливки делает в процессе изготовления литейной формы сам формовщик, зная заданную толщину стенки будущей отливки.
Существуют два способа формовки по гипсовой модели: с рамкой и с подрезкой болвана.
§ 2. Формовка с рамкой
Формовку с рамкой применяют при изготовлении литейных форм по гипсовым моделям, имеющим небольшую высоту и пологие стенки типа барельефов. Процесс изготовления формы заключается в следующем:
Гипсовую модель укрепляют на подмодельиой плите с отверстиями для штырей нижней опоки. На модельной плнте формуют иижнюю опоку с подложенной под края рамкой; при этом смесь уплотняют особенно тщательно (рис 82, а). Высоту рамки делают равной толщине тела будущей отливки.
Заформоваииую опоку переворачивают вместе с модельной плитой.
Постукивая по поверхности модельной плиты деревянным
молотком, ее снимают с опоки. После этого с опоки снимают рамку.
Образовавшийся после удаления рамкн выступ формовочной смеси над краями опоки срезают по всей поверхности разъема формы до уровня краев опоки (рис. 82, б). Таким образом, в по- луформе получают отпечаток, который меньше высоты модели на толщину подкладываемой под края опоки рамки или толщину будущей отливки.
По отпечатку в иижней опоке как по модели изготовляют верхнюю полуформу с литниковым каналом и выпором (рис. 82, в). Верхнюю опоку формуют более внимательно н аккуратно, так как непрочную поверхность песчаной модели можно легко повредить при уплотнении смесн трамбовкой.
Удалив щелевую литниковую систему, верхнюю полуформу снимают, исправляют и отделывают. Заформо- ваиную вначале нижиюю опоку с рамкой, служившую моделью для изготовления верхней полу формы, выбивают.
Выбитую нижнюю опоку устанавливают на модельную плиту и формуют ее без рамки.
Нижнюю полуформу переворачивают, модельную плиту снимают, отделывают получившийся отпечаток модели, прорезают питатель литниковой системы.
Полуформы барельефа собирают (рис. 82, г).
§ 3. Формовка по гипсовой моделис подрезкой болвана
Изготовление литейной формы по гипсовой модели способом формовки с рамкой можно применять не всегда. Например, если гипсовая модель имеет высокие вертикальные стенки с малым уклоном, то при формовке с рамкой эти стенки отливки получаются значительно тоньше верхних, и металл при заливке может заполнить не всю полость формы, а только ее верхнюю часть.
В таких случаях при формовке по гипсовой модели применяют формовку с подрезкой болвана. Процесс формовки следую
щий:
На модельную плиту, как и прежде, устанавливают верхнюю опоку и формуют ее, сильно уплотняя в ней смесь (рис. 83, а).
Заформованную опоку вместе с плитой переворачивают, модельную плиту снимают (рис. 83, б).
Полученный отпечаток припыливают и по нему как по модели формуют нижнюю опоку, устанавливая элементы крепления болваиа (рис. 83, в).
нижней полуформынижней полуформыОпоки переворачивают, верхнюю опоку снимают с болвана (рис. 83, г).
нижней полуформы
нижней полуформы
Рже. 81. Форможжа DO гжпеожое *»ЖМ» е подрееко! воавджа
Сняв нижнюю опоку, выбивают и производят ее повторную формовку на модельной плите, изготовляя на этот раз верхнею полуформу с литниковой системой (рис. 83, д)
Поверхность болвана в нижней позуформе пришлите u накалывают специально приготовленным щупом на ГлуАшн^ равную толщине с гении будущей отливки (см рис. 83, «*\
Затем поверхность болвана срезают на глубину накоеощ а хорошо заглаживают.
Нижнюю и верхнюю полуформы спаривают для залимкж (рис. 83, е). При массовом или серийном производстве отливу формовку по гипсовым моделям не производят, так ил к гипсимя модель непрочна и требует от формовщика чрезвычайно аккураь ного обращения Кроме того, при формовке пс пассивной гип?нп<«й модели приходится иметь дело с формовкой по отпечатку ^и^едц в верхней или нижней опоке, что требует от формовщика Слхин m-эго опыта. Bev это делает формовку по гипсовым моделям ненро изводите явной. При большом числе шливок барельефов и поливных им изделий выгоднее н проще отливать описаины*. выше способом металлические модели н, обработав их, изготовлять ио ним отливки обычным способом в двух опоках с нижним ИЛИ верх ним болваном.
Литейные формы для объемных художественных изделий (бюсты, статуэтки и др.) изготовляют по гипсовым моделям обычным способом, как и по металлическим моделям Но применение гипсовых моделей при кусковой формовке ограничивается тгц, что при подрезке кусков в форме иа ее сравнительно мягкой поверхности остаются следы подрезов Это является причиной тога, что модель быстро становится непригодной для дальнейшей рабиш
Вопросы для повторения
Почему гипсовые модели барельефов делают без впадине, на обре’но! стороне?
Какие способы формовки по гипсовой модели применяют для поочени* отливки с равномерной толщиной стенки?
Для чего при формовке по гипсовой модели используют )*лмку и ка«-ч1 толщины?
Как изготовляют литейную форму по гипгпвой модели с высокими вертикальными ст. чками?
Какие недостатки имеет гипсовая модель при к^сксеиО формпвке?
ГлаваГлава
Глава
Глава
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ОТЛИВОКПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Сущность способа
Сущность способа получения отливок по выплавляемым моделям заключается в том, что модели отливки и ее литниковой системы изготовляют из легкоплавких материалов (воска, парафина, стеарииа, церезина и др.) путем запрессовки или заливки их в пресс-формы. Затвердевшую модель извлекают из пресс-формы, припаивают к литниковой системе, образуй модельный блок. На поверхность модельного блока наносят несколько слоев суспензии и обсыпки, которые после сушки создают на блоке высокоогнеупорную керамическую оболочку. Выплавив из оболочки модельный состав, получают тонкостенную оболочку литейной формы отливки. Полученную оболочку заформовывают в специальных неразъемных опоках, прокаливают и заливают расплавом.
Способ получения художественных отливок по выплавляемым моделям не новый, им пользовались при лнтье скульптур лз бронзы еще в древности. Преимущество такого способа — возможность получения тонких по форме, без швов на поверхности, не нуждающихся в особой механической обработке и сборке отливок. Однако сложность и продолжительность процесса изготовлении литейной формы, высокая себестоимость разовой модели, в создании которой принимает участие скульптор, делают этот способ невыгодным, поэтому в производстве скульптур его применяют редко. Этот способ заменили более удобным — способом кусковой формовки скульптур (по частям). С развитием промышленности н технического прогресса в XX в. конструкции деталей усложнились, появились новые сплавы, трудно обрабатываемые резанием. Необходимо было повысить качество отливок, точность их размеров, чистоту поверкности, уменьшить. а иногда и ликвидировать припуск на механическую обработку.
В связи с этим литье по выплавляемым моделям вновь привлекло внимание литейщиков в производстве художественных отливок.
В современном литейном производстве прежний способ получения отливок по выплавляемым моделям значительно усовершенствован. Изменились процесс изготовления выплавляемой модели, материалы модели, способы изготовления формы н удаления модели. Все это дало возможность получать отливки с высокой точностью размеров и чистовой поверхности, из любых сплавов, в том числе из ие поддающихся ковке и штамповке и трудно обрабатываемых механической обработкой, с минимальным припуском на обработку; освободить оборудование, ранее применяемое дли
механической обработки заготовок; экоиомио расходовать дорогостоящие материалы отливки; снизить себестоимость выпускаемых изделий.
В производстве художественных отливок применение современной технологии литья по выплавляемым моделям пока ограничено трудоемкостью изготовления пресс-форм для сложных моделей, размером и массой скульптурных отливок. Однако нет сомнения, что дальнейшее совершенствование технологического процесса позволит более широко применять этот способ и в производстве художественных отливок.
Литье по выплавляемым моделям имеет следующие преимущества.
Использование неразъемной формы исключает образование на отливке швов и перекосов.
Высокоогнеупорная, механически прочная, с точным отпечатком поверхности модели внутренняя поверхность керамической формы позволяет яолучать отливки с чистой, не требующей сложной механической обработки и чеканки поверхностью.
Значительно сокращается процесс сборки художественного изделия, так как возможность получения более сложных отливок позволяет сократить число отдельно отливаемых частей.
Заливка расплава в горячие формы обеспечивает хорошее нх заполнение, снижаются внутренние напряжения в металле, уменьшается возможность коробления отливки. Кроме того, заливка в горячие формы чугуна обеспечивает получение отливок без отбела, сокращает дорогостоящий процесс ее термической обработки — отжиг.
Упрощается опочное хозяйство, сокращается стоимость опок.
При литье небольших изделий в одной опоке можно располагать несколько моделей, укрепленных на стояке.
При правильном использовании технологического процесса значительно сокращается стоимость получаемых изделий.
Пресс-формы и их изготовление
Пресс-формой называют оснастку для изготовления выплавляемых моделей. По внешнему виду пресс-форма для моделей художественных отлнвок представляет собой стержневой ящик с глухой полостью. Внутреииее устройство пресс-формы аналогично устройству литейной формы, изготовленной способом кусковой формовки, с большим числом отъемных частей. Поэтому сложной и ответственной частью технологического процесса изготовления отливок по выплавляемым моделям является изготовление пресс- форм.
В зависимости от сложности отливаемых изделий и их числа пресс-формы можно изготовлять из стали, чугуна, легкоплавких сплавов, гипса и пластмассы. Применять медные и алюминиевые 180
сплавы, особенно для внутренних частей пресс-форм, соприкасающихся с поверхностью модели,не рекомендуется.Медные сплавы, окисляясь, создают на поверхности модели налет, вызывающий дефекты на отливке. Алюминиевые сплавы из-за низкой твердости не дают чистой и прочной внутренней поверхности пресс-формы. В производстве кабинетных художественных отливок пресс-формы чаще всего изготовляют из чугуна или делают их комбинированными. Внутренние части комбинированных пресс-форм делают из чугуна и легкоплавких сплавов на основе олова, свинца, висмута, сурьмы, а наружные оболочки — кожухи — из чугуна или алюминия. Прочностью, чистотой поверхности и значительной износостойкостью отличаются пресс-формы, изготовленные из чугуна.
Точность размеров и чистота поверхности изготовляемых в пресс-формах моделей зависят в основном от точности изготовления пресс-формы и ее конструкции.
При конструировании пресс-форм для моделей художественных отливок необходимо учитывать следующее:
Материал пресс-формы должен обеспечивать ее прочность, четкость рисунка поверхности модели, хорошо чеканиться.
Расположение внутренних частей-кусков пресс-формы должно быть таким, чтобы обеспечивались свободные сборка и разборка пресс-формы н легкое удаление из нее модели.
Литниковое отверстие, через которое производится заполнение пресс-формы модельным составом, должно располагаться над толстым сечением модели во избежание усадки.
Необходимо обеспечивать возможность свободного выхода воздуха из полости пресс-формы в момент заполнения ее верхней части модельным составом.
Конструкции пресс-формы должна обеспечивать прочность креплеиия ее частей. Недостаточная прочность креплении может вызвать выход модельного состава при запрессовке его под давлением. Неудачная конструкция крепления частей пресс- формы приводит к потере времени на крепление и разборку пресс- формы.
В зависимости от сложности формы и поверхности отливаемых изделий части пресс-формы могут быть изготовлены путем механической обработки специальной заготовки, литьем по металлической модели изделия или его оригиналу. Заготовки для пресс-форм можно также получать литьем по выплавляемым моделям. Для отливки небольшого числа моделей пресс-форму можно изготовить из формопласта.
Способ механической обработки пресс-формы применяют для моделей, имеющих более правильные геометрические формы. Для моделей художественных отливок пресс-формы удобнее изготовлять литьем.
Пресс-форму, как правило, отливают по оригиналу, изготовленному с учетом усадки модельного состава и отливки. В отлив-
ках художественных изделий линейная усадка, от которой зависит точность размеров изделия, не влияет на качество отливки. Поэтому при изготовлении пресс-формы для моделей художественных отливок нет необходимости в изготовлении специального оригинала, для этой цели можно использовать металлическую модель изделия.
Процесс отливки пресс-формы с применением легкоплавких сплавов следующий:
Очищенную металлическую модель изделия, для отливки которого делают пресс-форму, укладывают в фальшивую опоку, приготовленную из глины.
Поверхность модели заформовывают кусками из гипса обычным способом кусковой формовки. Общий контур всех кусков подрезают в виде конусного болвана, поверхность которого служит для изготовления внутренней поверхности половины кожуха отливаемой пресс-формы.
?. На гипсовом болване, как на модели, формуют опоку; получаемый в ней отпечаток болвана для получения внешней поверхности подрезают на глубину, равную толщине стеики будущего кожуха пресс-формы. Подрезкой же выполняют приливы для крепления и площадки для установки пресс-формы на столе прн запрессовке модельного состава
После подрезки опоку устанавливают на место. В образовавшееся пространство между гипсовым болваном н подрезанной поверхностью его отпечатка в опоке заливают алюминиевый сплав. Полученная отливка будет половиной кожуха пресс-формы.
Вторую половину кожуха отливают на нижней половине модели аналогично первой. Отливки обеих половин кожуха подвергают механической обработке, устанавливают детали для их скрепления между собой. После изготовления кожуха приступают к изготовлению внутренних частей — кусков пресс- формы.
Модель с прилегающими к ее поверхности гипсовыми кусками располагают в нижней половине кожуха пресс-формы, как в фальшивой опоке. Затем от гипсового болвана верхней части модели отнимают один из кусков. На оставшуюся часть гипсового болвана устанавливают верхнюю часть кожуха. В кожухе над полостью снятого куска сверлят отверстие, через которое заливают легкоплавкий сплав, содержащий 87 % свинца и 13 % сурьмы.
Половину кожуха снимают, удаляют от модели отлитый металлический кусок, проверяют его исправность и, убрав с модели следующий гипсовый кусок, укладывают отлитый на прежнее место.
Кожух снова устанавливают иа болван, в пространство, обра- зованшееся от снятого с модели второго гипсового куска, через отверстие над ним в кожухе заливают сплав, как и при отливке первого куска. Чтобы исключить возможность сваривания кусков, 182
поверхность соприкосновения у отлитого ранее куска смачивают оксид™ цинка
3s. гем таким же образом отливают все оставшиеся вокруг ^иели кутки, в том числе и на нижней половине модели
В пмовниах ы>жу ка пресс формы, после отливки всех суслив, забывают отверстия, используо-не ранее для заливки сп ива, выполняют литниковое отверстие для запрессовки мо- 1^линого сок.гава.
Описанный способ получения пресс-формы удобен тем, что iim ^лигых ка модели кусков не требуется большой механической Урлби/гки— чеканки лицевой поверхности и подгонки их в ко ж> яе ipecc-формы. Пр<ч‘с-формы с частями из легкоплавких спла- аои удобны в изготовлении и дешевы, но недолговечны Слабая л. керхиос1Ь кусков быстро изнашивается, теряет четкость изображения поверхности модели.
Наиболее прочны пресс-формы мз чугуна и латуни Чугунные ю^.с-формы с ку. ками из латуни сложнее в изготовлении и до рижг, однако продолжительный срок стужбы и удобства в работе вполне окупают затраты на и а изгочовление. Процесс литья пресс- |«лрм из чугуна отличается от описанного ранее тем, что их ча«-1и отливают не на поверхности модели, а в очдгльных формах, изготовленных по гипсовым моделям (кускам гипсового болвана) Or литые таким образом части после тщательной обработки и доводки собирают в кожуре пресх-формы, как было описано выше.
При массовом производстве отливок по выплавляемым моделям изготовление пресс-форм литьем по выплавляемым моделям значительно упрощает технологию и сокращает себестоимость VI л ивки Процесс изготовления пресс формы i-ри этим состоит, как и прежде, из двух этапов: отливки кожуха пресс-формы и ее внутренних частей.
Изготовление кожуха пресс-формы. 1. Мо- le.ib изделия (рис 81, а) укладывают на щиток с пластилиновой М1ДТТИЛК0Й /, габаритные размеры которой делают равными габаритным размерам опорной плоскости отливаемого кожуха с при- лтвами ддя крепления частей пресс-формы (рис 84, б).
На поверхности моде та делают пластилиновый болван Юме. 84, в) подобно гипсовому болвану, выполняемому при литье
ей пресс-формы из легкоплавких сплавов Поверхность бол- Ьл.и подрезают, хорошо заглаживают и смазывают трансформаторным маслом
На болван наносят слой гипса, поверхность которого под- регают вровень с краями подстилки I (рис 84, г), так как ее габаритные размеры выполнены по внешнему контуру отливаемого Кожуха Верхнюю часть гипсового слоя срезают так, чтобы оставшийся слой имел толщину будущей стенки модели кожуха Подрезанный слой гипса после снятия его с пластилинового болвана будет гипсовой моделью иижней части кожуха пресс-формы.
Рис. 84. Маготовлеинб корпуса пресс-формы
Гипсовую модель нижней части кожуха с расположенным внутри пластилиновым болваном и моделью изделия переворачивают вместе со щитком. Щиток снимают и удаляют пластилиновую подстилку с поверхности разъема.
Смазав поверхность разъема маслом, на нее, как и при изготовлении гипсовой модели нижией половины кожуха, наносят слой гипса, равный толщине стенки модели верхней части кожуха (рнс. 84, д).
Края гипсового слоя подрезают по контуру нижней половины кожуха.
Гипсовые модели кожуха снимают (рис. 84, е).
По этим моделям отливают половины кожуха из чугуна. Полученные части обрабатывают и собирают. Готовый кожух пресс- формы изображен на рис. 84, ж.
Изготовление внутренних частей пресс- формы. 1. Модель изделия устанавливают на нижнюю часть готового кожуха пресс-формы (рис. 85, а). Накрывают модель верхней частью кожуха. Через отверстие в верхней половине кожуха в полость между его стенками н моделью изделия запрессовывают модельный состав (рис. 85, б).
После затвердевания модельного состава верхнюю часть кожуха снимают и от образовавшегося болвана отрезают часть, равную первому куску (рнс. 85, б). Поверхность среза болвана и модели смазывают трансформаторным маслом, кожух устанавливают на место (рис. 85, г).
a)a)г)г)ж;ж;ююРас. 85. Наготовлены ввутреннкх частей пресс-формыРас. 85. Наготовлены ввутреннкх частей пресс-формы
a)
a)
г)
г)
ж;
ж;
ю
ю
Рас. 85. Наготовлены ввутреннкх частей пресс-формы
Рас. 85. Наготовлены ввутреннкх частей пресс-формы
В образовавшуюся полость через отверстие в кожухе над ней запрессовывают модельный состав. После затвердевания получают выплавляемую модель первого куска пресс-формы.
Кожух снимают, от болвана отрезают часть, равную следующему куску (рис. 85, д). Установив кожух на место, в образовавшуюся под ним полость запрессовывают модельный состав (рис. 85, е) для получения модели второго куска пресс-формы.
Таким же образом изготовляют модели третьего н всех последующих кусков (частей) пресс-формы (рис. 85, ж—и).
Сняв верхнюю часть кожуха, с модели снимают парафн- ио-стеа ри новые куски (рис. 85, к).
К полученным частям пресс-формы припаивают модели питателей и затем каждую часть припаивают к стояку (рис. 85, м\ Модельный комплект готов для дальнейших операций получения отливки по выплавляемой модели.
Полученные литьем по выплавляемым моделям части пресс- формы удобны тем, что они имеют точные размеры и не требуют большого объема механической обработки, подгонки в кожухе, имеют четкий рисунок поверхности модели. Общий вид пресс- формы изображен иа рис. 85, л. Для удобства работы верхний кусок пресс-формы крепят к верхнему кожуху, в дальнейшем они будут составлять одно целое. Части пресс-формы в процессе изготовления в ней модели крепятся клиньями, болтами с барашковыми гайками, прикрепленными к стенкам пресс-формы.
При массовом производстве отливок по выптавзяемым моде, л им для изготовления моделей применяют многогнездные меж*, низированиые и автоматизированные пресс-формы, с пнесмпичс* скимн или гидравлическими механизмам и открывания и 1якр«- ваиия пресс-формы, с мгчлюпчлми выталкивания готовых моделей. Для получения чистой поверхности модели рабочие Пиверх*- ности пресс-Формы полируют
Модельные составы
Выпмвляемые модели изготовляют из легкоплавких материалов В качестве исходных мэтгрнхлое смесей, называемых модельными аставачи, используют парас| ин. ьережн, буроугол! i ый и торфяной воски, канифоль и др
Для получения выплавляемых моделей высокого качества модельные составы должны обладать следующими основными свойствами:
Иметь достаточную прочность, твердость и теплостойкость, не размягчаться при температуре рабочего помещения.
Иметь необходимую жидкотекучесть, хорошо заполнять полость пресс формы, четко воспроизводя ее рабоч>ю поверхность
Быстро затвердевать в пресс-форме, хороню удя литься из нее при разборке
. Хорошо смачиваться суспензией, ие взаимодействовать с ней и материалом пресс*формы.
Не прилипать к поверхности прессч)*ормы и pxxuvi рабочего
Иметь минимальные и стабильные усадку при охлаждении и расширение при нагревании
Должны быть пригодны для многократного использован* я.
Быть безвредными и безопасными для работающих
Иметь невысокую стоимость.
Применяемые маделыгы* составы подразделяют по температуре пладлеиия на легко-плавкие и тугоплавкие; по состоянию при введении в пресс-фэр му — и а жидкие и пастообра пые; по способу удаления из оботочкм — иа выплавляемые, выжига- емые и растворимые
Легк^плАвкие составы применяют для моделей небольших спя и веж и ерчгпговляют в оенпвиоч нз папашина и стеарина (ПС 50-50, ПСБ 17-17-66) Пум । цушестш чедих модельных сплавов, вметших низкую температуру плавлении, — yv-бство выплавления моделей, возмоя пос~ь повторного испочьл-зания вы- плавлеииогэ из форм модельного состава, недостаток низкая температура размягчения и невысокая прочность моделей Тугоплавкие модельные составы применяют для моделей крупных отливок с повышенной точностью размеров и прочностью поверх- нести Нем бел ее часто используют состав КПсЦ 50-30-20 (50 % 186
Таблица 15Таблица 15Ст ее punПврафияВоскПереплав5050——252550—812—i801717—66Ст ее punПврафияВоскПереплав5050——252550—812—i801717—66Модельные составы, применяемые в производстве кабинетных художественных отливокМодельные составы, применяемые в производстве кабинетных художественных отливокСодержание компонента. %, не менееСодержание компонента. %, не менее445566Рис. вв. Элсктровапна. для плевки модельногс составаРис. вв. Элсктровапна. для плевки модельногс составаи степени его механизации. Парафин о-стеа ри новые модельные составы приготовляют в водяных электроваи- нах илн термостатах. Рабои степени его механизации. Парафин о-стеа ри новые модельные составы приготовляют в водяных электроваи- нах илн термостатах. Рабочий бак 1 такойчий бак 1 такойванныванныванны.Процессванны.Процессприготовленияприготовления
Таблица 15
Таблица 15
Ст ее pun
Пврафия
Воск
Переплав
50
50
—
—
25
25
50
—
8
12
—i
80
17
17
—
66
Ст ее pun
Пврафия
Воск
Переплав
50
50
—
—
25
25
50
—
8
12
—i
80
17
17
—
66
Модельные составы, применяемые в производстве кабинетных художественных отливок
Модельные составы, применяемые в производстве кабинетных художественных отливок
Содержание компонента. %, не менее
Содержание компонента. %, не менее
4
4
5
5
6
6
Рис. вв. Элсктровапна. для плевки модельногс состава
Рис. вв. Элсктровапна. для плевки модельногс состава
и степени его механизации. Парафин о-стеа ри новые модельные составы приготовляют в водяных электроваи- нах илн термостатах. Рабо
и степени его механизации. Парафин о-стеа ри новые модельные составы приготовляют в водяных электроваи- нах илн термостатах. Рабо
чий бак 1 такой
чий бак 1 такой
ванны
ванны
ванны.
Процесс
ванны.
Процесс
приготовления
приготовления
канифоли, 30 % полистирола, 20 % церезина), растворимые модельные составы приготовляют иа основе технической мочевины с добавкой в качестве пластификатора 2 %-ной борной кислоты.
В производстве кабинетных художественных отлнвок для изготовления выплавляемых моделей наибольшее применение
получили парафино-стеа-
рниовые модельные составы (табл. 15). Преимуществом таких составов является легкость выплавления моделей, позволяющая использовать такие способы выплавления, при которых модельный состав незначительно теряет свои свойства и может быть использован вновь для изготовления моделей.
Технологий приготовления модельного состава зависит от применяемых для него материалов, объема производства отливок
(рис. 86) помещают в резервуар 4, заполненный водой. Дно и боковая поверхность резервуара обогреваются электрической нихромовой спиралью 5. В дно рабочего бака вмонтирован обогреваемый кран 6, предназначенный для выпуска готового модельного состава, кран 7 для спуска загрязненного состава и кран 8 для слива обогревающей бак воды. Температура модельного состава и обогреваемой воды контролируется термометрами 2, установленными в крышке»?
модельного состава заключается в следующем. Очн-
щенные от механических загрязнений куски парафина, стеарина и возврата размером 100Х 100х 100 мм в определенных соотношениях (по массе) закладывают в рабочий бак электрованны н расплавляют. При температуре 80—86 °C состав выдерживают 5—10 мин для осаждения попавших загрязнений. После отстоя расплав фильтруется и переливается в мешалку. Здесь модельный состав охлаждается до пастообразного состояния (до 42—45 °C) н для уменьшения усадки насыщается воздухом. Готовый состав подается для запрессовки моделей.
Изготовление моделей
Выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах путем заполнения нх полости модельным составом. Модельный состав вводится в полость пресс-формы в жидком состоянии путем свободной заливки или в пастообразном состоянии путем запрессовки.
Способ свободной заливкн полости пресс-формы жидким модельным составом прост, не требует применения специального оборудования, дает возможность получать большие прочные, с внутренними пустотами модели, экономно расходовать модельный состав. Однако он имеет существенные недостатки: 1) малая производительность вследствие медленного охлаждения модельного состава, залитого в пресс-форму с высокой температурой; 2) большая объемная усадка модельного состава нз-за высокой температуры заливки; 3) ограниченные возможности получения моделей с четким рельефом внутренней поверхности пресс-формы; 4) необходимость хорошей герметичности пресс-формы.
В производстве художественных отливок наиболее распространен способ изготовления выплавляемых моделей путем запрессовки модельного состава в пресс-форму в пастообразном состоянии. При этом способе модели получают четкий рельеф поверхности с наименьшей объемной усадкой, так как значительная часть ее происходит в период охлаждения расплавленного модельного состава до пастообразного состояния. Более быстрое охлаждение модели в пресс-форме по сравнению с заливкой ее жидким модельным составом увеличивает оборачиваемость пресс-формы и повышает производительность процесса изготовления моделей.
Оборудование участка изготовления выплавляемых моделей зависит от сложности отливаемых изделий, объема их производства и степени механизации процесса. В мелкосерийном производстве художественных отливок при изготовлении моделей из пастообразного модельного состава применяют шприц, в цилиндре которого помещается модельный состав, пневматический пресс для запрессовки модельного состава в полость пресс-формы, ванну с холодной водой и устройство для обдува деталей пресс-формы перед сборкой.
Рис. 87. Пнмматичесвмй пресс для мэготочлеимя моделейРис. 87. Пнмматичесвмй пресс для мэготочлеимя моделейПри наличии такого оборудования процесс изготовления модели состоит нз следующих операций:
Рис. 87. Пнмматичесвмй пресс для мэготочлеимя моделей
Рис. 87. Пнмматичесвмй пресс для мэготочлеимя моделей
Части (куски) пресс- формы очищают от пыли и остатков модельного состава струей сжатого воздуха. Смазав поверхность внутренних частей пресс-формы трансформаторным маслом, их укладывают в половинах кожуха. Затем пресс-форму собирают, укрепляют и устанавливают на стол / пресса (рис. 87).
В цилиндр шприца, наполненный необходи
мым количеством модельного состава, устанавливают поршень.
Носок шприца 3 вставляют в литниковое отверстие пресс- формы 2. В пиевмоцилиидр пресса подается сжатый воздух, при этом шток 4 поршня пневмоцилиидра опускается вниз на поршень шприца, выдавливая из него модельный состав в полость пресс- фор мы.
После небольшой выдержки под давлением пресс-форму снимают со стола и охлаждают в ванне с холодной водой или обдувают воздухом до затвердевания в ней модели.
Охлажденную пресс-форму раскрывают, разбирают ее на части, извлекают модель и укладывают ее для окончательного охлаждения на 30—40 мин в корзину с мягкой подстилкой.
При массовом производстве отливок для запрессовки модельного состава в пресс-форму применяют пневматические, гидравлические и механические установки. Пневматические и гидравлические установки используют для прессования парафино-стеариновых моделей, механические установки, подающие модельный состав в полость пресс-формы шестеренчатым насосом, для запрессовки моделей из более вязких составов, содержащих буроугольный и торфяной воск.
Чеканка моделей. Удаленные из пресс-формы модели подвергают чеканке, которая заключается в следующем. Рукой в хлопчатобумажной перчатке берут модель нз корзины и специальным стальным ланцетом-скальпелем очищают ее поверхность от заливов и швов, срезают питатель и тщательно заглаживают иа поверхности модели его следы. Гладкую поверхность модели обрабатывают капроновой тканью, поверхность модели в местах снятия швов и питателей прочеканивают гребенчатой насечкой под общую поверхность модели. После чеканки модели поверхность
Рис. 88. Установи стержня ■ пресс-форме]Рис. 88. Установи стержня ■ пресс-форме]1 — пресс-форма; 2 — стержень; 3 — полость; 4 — концы каркаса стержня1 — пресс-форма; 2 — стержень; 3 — полость; 4 — концы каркаса стержняее очищают колонковой или барсучьей кистью от остатков модельной м асе ы.
Рис. 88. Установи стержня ■ пресс-форме]
Рис. 88. Установи стержня ■ пресс-форме]
1 — пресс-форма; 2 — стержень; 3 — полость; 4 — концы каркаса стержня
1 — пресс-форма; 2 — стержень; 3 — полость; 4 — концы каркаса стержня
Сборка моделей. Модели сложных художественных изделий изготовляют (для упрощения конструкции пресс-форм) обычно по частям. Прн сборке модели к ее корпусу плоскими электропаяльниками припаивают отдельно изготовленные части. Обработанные и собранные модели укладывают иа специальные стеллажи в по
ложение, исключающее возможность нх поломки, коробления, загрязнения и искажения поверхности.
В художественной отливке чистота поверхности и ее соответствие оригиналу зависят от толщины стенки отливкн. Чем тоньше стенка отливкн, тем чище поверхность, меньше масса и возможность искажения от усадки.
Прн изготовлении пустотелых отливок обычными способами литья в полость формы при сборке устанавливают стержни. При литье по выплавляемым моделям неразборная форма ие позволяет использовать этот способ получения полости в отливке. Полость в такой отливке может быть получена при наличии стержня в самой модели, который останется в полости керамической формы после выплавления модели.
Прн получении выплавляемой модели со стержнем в пресс- форму перед ее заполнением модельным составом вставляют стержень (рнс. 88). Фиксация стержня в пресс-форме осуществляется концами его каркаса, размещающимися в специальных вырезах-знаках, сделанных в стенках пресс-формы на ее разъеме.
Для изготовления выплавляемых моделей со стержнем применяют массивные песчаные стержни и пустотелые стержни из керамической обмазки. Пустотелые стержни изготовляют обычным способом получения керамических форм по выплавляемым моделям. Для этой цели по внутренним размерам проектируемого пустотелого стержня изготовляют выплавляемую модель с выступающими концами каркаса для крепления стержня в пресс-форме. На модель наносят необходимое число слоев суспензии, образующих после выплавления модели стенку пустотелого керамического стержня. Пустотелые стержни выгодны тем, что позволяют получать легкие отливки, однако нз-за частых случаев их разрушения прн запрессовке модельного состава, заливке формы отливок такие стержни применяют пока редко. Чаще используют массивные песчаные стержни, изготовляемые обычным способом (в стержне- 190
сжатый воздух
Ри. ее Схема аомпеехсной «тонетичесой химии д— Мзгото»«ния ■ыпхааяеемы. моделей
вых ящиках с последующим покрытием их поверхности одним слоет суспензии (без обсыпки).
В миделях с массивными стержнями (для обеспечения выхода из ггержяя газа и выбивки из отливки) трубкой диаметром 5— 1и мм делают вырез до поверхности стержня В этом вырезе- в теле стержня делают отверстие глубиной 10—15 мм диампрпм 2— 4 мм. в Которое вставляют металлическую шпильку длиной до 50 м«, образующую впоследствии в теле стержня капал для вы- х'Мй гд1д. Вырез в теле модели образует затем в стенке отливки полость, через которую из нее выбивается стержень
Для изготовления выплавляемых моделей в условиях массового лронзвом । ва машиностроительных отливок применяют линии, выпеикиющие все операции, от приготовления модельного гостам ю изготовления мотели (рис. 8^| В баке / модельный сослав. загруженным на обогреваемые водой трубки 2, плавится и че-ргэ трубку 3 стекает а бак 4, откуда насосом 5 перекачивается » бак b При закрыт**» кладмне 7 отмеренное количество состава лс|ы,лцы«~тгы в лопастную мешалку 8. Здесь модельный состав ппышят до необходимой температуры и консистенции, затем о« треючипоется в доплат очный бак 9, откуда иаегши 10 подается к лреггу И для запрессовки в установленную на карусели просс- форму 12 Охлажденные водой пресс-формы автоматически от- крызеются, модель 13 выталкивается вваину 14 с холодной водой.
Изготовление литниковой системы. Литниковую систему 1ьго- Ювляют из модельного состава в специальных металлических формах способом свободной заливки С целью экономии м^ель- ьогл состава и ускорения выплавления его из формы наиболее ^ссипчые части литниковой системы (стояки, выпоры и при- 6ы.ц<; делают пустотелыми
Рже. 90. МодельныйРже. 90. Модельныйблокблок
Рже. 90. Модельный
Рже. 90. Модельный
блок
блок
Пустотелые стояки изготовляют способом обмакивания в жидкий модельный состав металлического стержня. Для этого изготовляют металлический стержень в виде модели стояка с размерами, уменьшенными иа толщину слоя наносимого на него модельного состава. Трехкратным погружением стержня в жидкий модельный состав на его поверхность наносится сл ой, р ави ы й толщи н е стен ки стоя ка. В целях экономии модельного состава на стержень стояка наносят расплавленный возврат модельного состава. В начале процесса выплавления модели тонкий слой модельного состава вокруг стержня- стояка быстро плавится и освобождает его для дальнейшего использования.
Сборка модельного блока. В производстве лнтья по выплавляемым моделям небольшие изделия отливают по нескольку штук в одной форме при общем стояке. Такой стояк с прикрепленными к нему моделями называют модельным блоком (рис. 90), а процесс крепления моделей иа
стояке — сборкой модельного блока. Для сборки модельного блока стояк устанавливают в специальном приспособлении, обеспечивающем его устойчивость в вертикальном
или горизонтальном положении, удобном для работы.
Далее, пользуясь эталонным модельным блоком как оригиналом, сборщик плоским электрическим паяльником припаивает в нужном месте к поверхности стояка необходимое число моделей с питателями. Просветы между моделями на стояке делают ие менее 10 мм, а верхняя точка модели должна быть ниже воронки стояка иа 15—20 мм. При припаивании модели к стояку необходимо учитывать прочность крепления модели на стояке; возможность полного выхода из формы модельного состава при выплавлении модели; удобство дальнейшей работы с модельным блоком в процессе его обмазки и обсыпки; устойчивость положения модельного блока при сушке и хранении.
Для обеспечения прочности крепления модели на стояке и устранения зазоров между стенкой стояка и питателем в местах их спайки должен быть образован шов из модельного состава. Наиболее полное удаление модельного состава из формы при выплавлении модели достигается присоединением питателей и моделей к стояку с определенным наклоном и устройством дополнительных каналов для выхода модельного состава. Части моделей, которые должны давать в отливке чистую, четкую поверхность, рекомендуется при сборке моделей на стояке располагать внизу.
§ б. Изготовление керамических оболочек
Стейка оболочковой формы, изготовленной по выплавляемой подели, представляет собой прочную керамическую корочку, полученную в результате нанесения на модель нескольких слоев суспензии и обсыпкн. Суспензия представляет собой смесь жидкого связующего и огнеупорного наполнителя. Слой суспензии на модели должен обладать достаточной прочностью, быть огнеупорным, иметь хорошую способность точно воспроизводить сложный рельеф поверхности модели отливки.
В качестве связующего в суспензии применяют гидролизованные растворы этилсилнката, жидкое стекло, ацетоновый раствор кремневой кислоты и др. В производстве художественных отливок чаще всего применяют этилсиликат в виде гидролизованного раствора. Связующие свойства этилсилнката объясняются его взаимодействием с водой, но вода почти ие смешивается с этил- снликатом, и реакция гидролиза идет медленно. Поэтому для введения воды в этилсиликат применяют различные растворители (ацетон, этиловый спирт н др.), хорошо растворяющие воду н этнл- силикат. Для ускорения гидролиза, увеличения прочности оболочки формы и сокращения времени ее сушки применяют 0,2— 0,3 %-ную соляную кислоту. Для проведения гидролиза этилсилнката необходимо знать расход воды, растворителя н соляной кислоты. Их количество определяется расчетом н зависит от химического состава этилсиликата. Примерный состав гидролизного этилсилнката марки 32 следующий: 30—34 % SiO2; 30 % этилового спирта (гидролизный) марок А и Б; 62,7 % этилсиликата; 7,3 % воды; 100 мл соляной кислоты плотностью 1,18—1,19 г/см (сверх 100 %). Жидкое стекло как связующее суспензии в производстве художественных отливок не получило широкого распространения вследствие низкой огнеупорности получаемого покрытия.
В качестве наполнителя суспензии применяют пылевидный кварц — мар шал лит, искусственную кварцевую муку, получаемую размолом чистого кварцевого песка, молотый плавленый кварц. Наиболее распространенным из них является маршаллит марок КП-1, КП-2, КП-3 с содержанием кремнезема не менее 98 %, оксидов железа не более 0,05 %, влаги не более 2 %. Содержание щелочей не допускается. Размеры зерен кварца соответствуют размеру стороны ячейки сит 0,1—0,05 мм (номера сит 01—005).
193193Перед употреблением пылевидный кварц прокаливают в течение 3—4 ч прн температуре 850—900 °C. После прокаливания кварц охлаждают до 18—22 °C и для обеспечения необходимого зернового состава просеивают через сито 005. Недостаток пылевидного кварца как наполнителя суспензии в том, что при нагреве он претерпевает полиморфные превращения, связанные с увеличением его объема, что приводит к изменению линейных размеров оболочек. При нагреве до 1000 °C их размеры увеличи-
193
193
Рмс. 61. Еечож для суспен- аннРмс. 61. Еечож для суспен- аннваются иа 1,4 %. Поэтому кварцевый пе» сок в ряде случаев стали заменять дру. гнм высокоогнеупорным материалом, более постоянного объема (плавленый кварц, циркон н др.).
Рмс. 61. Еечож для суспен- анн
Рмс. 61. Еечож для суспен- анн
Для обсыпки слоев суспензии применяют кварцевый песок марок Об1К016-~ О62К025 с содержанием кремнезема не менее 97 %. Кварцевый песок перед употреблением прокаливают при температуре 850—900°С и просеивают через сито с ячейками 0,630—1,0 мм.
Огнеупорную суспензию приготовляют в бачках из кор розной ио-стойкой стали или
алюминия, с ручным перемешиванием или в специальных механических мешалках-бачках (рис. 91). Вместимость бачка должна быть такой, чтобы в него свободно погружался модельный блок. Для удобства рекомендуется иметь два бачка с суспензией: один — с раствором для слоя первого покрытия, второй — для последующих. Для приготовления суспензии в бачок заливают гидролизованный раствор до уровня, позволяющего полностью погружать в него модельные блоки. Перемешивая раствор, в бачок-мешалку медленно засыпают маршаллит до получения однородной массы установленной плотности. Плотность суспензии для первого слоя покрытия блоков рекомендуется 1,74—1,78 г/см8, для второго и последующих 1,68—1,72 гем8. Перед употреблением приготовленную суспензию отстаивают в течение 5—10 мин до прекращения выделения из нее пузырьков воздуха.
Процесс нанесения слоя суспензии на модельный блок сводится к следующему. Модельный блок берут за литниковую чашу или подставку стояка (если стояк изготовлен с металлическим стержнем) и погружают в бачок с суспензией (см. рнс. 91). Затем блок вынимают из бачка и, медленно поворачивая, добиваются образования на его поверхности равномерного слоя суспензии. После этого модельный блок (с целью закрепления слоя суспензии и связи его с последующим слоем) переносят в струю песка для обсыпки. Обсыпка модельных блоков производится в специальных установках. На рис. 92 показана схема установки для обсыпки в кипящем слое.
Принцип работы установки следующий. В металлический цилиндр 1 (рис. 92), заполненный кварцевым песком 2, снизу через металлическую сетку 4 и слой войлока 8 по трубе 5 подается сжатый воздух. Проходя через слой песка, воздух разрыхляет его, образуя кипящий слой, в который и погружается модельный блок. После обсыпкн модельный блок подвергают естественной сушке в течение 30—35 мин прн температуре 20—25 °C. Затем на модельный блок наносят аналогично первому последующие слои суспен- 194
PNC. 92. Песжосып с кипящим слоемPNC. 92. Песжосып с кипящим слоем
PNC. 92. Песжосып с кипящим слоем
PNC. 92. Песжосып с кипящим слоем
зии и обсыпки. Число слоев покрытия зависит от размера модельного блока. На моделях кабинетных художественных отлнвок достаточно иметь три-четыре слоя покрытия. После последнего покрытия и обсыпки модельный блок устанавливают на стеллаж для естественной сушки на 4—5 ч при температуре 20—25 °C. При использовании принудительной циркуляции воздуха процесс сокращается до 2—3 ч. Для сушки модельных блоков после нанесения суспензии и обсыпки применяют также вакуумно-аммначные камеры. Оболочки выдерживают в камере под действием паров влажного аммиака в течение 2 мин После откачки аммиака оболочки проветривают, прокачивают воздух через камеру. Общая продолжительность сушки ОДНОГО СЛОЯ обо-
лочки 15—20 мин.
Процесс нанесения огнеупорного покрытия на поверхность песчаного стержня такой же, как и для модельного блока, с той лишь разницей, что слой суспензии не обсыпают кварцевым песком, чтобы предотвратить его попадание в отливку. Слой суспензии иа стержне сушится в электрическом шкафу при температуре 50—60 °C.
Выплавление моделей
На практике применяют несколько способов выплавления молельного состава из форм: 1) в ваииах с горячей водой; 2) с помощью подогретого воздуха или пара, направляемого в литниковую чашу оболочки модельного блока; 3) нагретым модельным составом; 4) в печах, применяемых для прокаливания форм. Последний чаще используют не как способ выплавления, а как способ выжигания, так как модельный состав при этом не только расплавляется, но и выгорает.
В зависимости от размера формы и типа модельного состава модели могут выплавляться непосредствен ио из корочки огнеупорного покрытия или из форм, приготовленных для прокаливания.
При производстве художественных отливок наиболее часто модели выплавляют в ваннах с горячей водой. Преимущества этого способа следующие:
Возможность более полного (на 80—95 %) использования выплавляемого модельного состава для изготовления моделей (многократное использование).
8е
11Рис. И. Ванн* м* выпеже. ленне моделей горячей вд. ДОЙРис. И. Ванн* м* выпеже. ленне моделей горячей вд. ДОЙ
1
1
Рис. И. Ванн* м* выпеже. ленне моделей горячей вд. ДОЙ
Рис. И. Ванн* м* выпеже. ленне моделей горячей вд. ДОЙ
При выплавлении моделей в ваннах с горячей водой модельный состав начинает плавиться у стеиок формы раньше, чем вся остальная масса, что дает возможность остальной части модели свободно расширяться при нагревании, не оказывая давления на форму.
Появляющийся на внутренней поверхности формы после выплавления модели (от взаимодействия эти леи л и ката со стеарином поверхностного слоя модели) белый налет — «пепел» при выплавлении моделей в водяных ваннах легко смывается горячей водой.
Для выплавления моделей горячей водой модельные блоки устанавливают в специальное приспособление — комплектодер- жатель 1 (рис. 93) литниковой чашей вверх и погружают в ванну 2 с водой, температура которой 85—90 °C. Через |—2 мин после погружения модельного блока в ванну металлический стержень стояка прогревается н освобождается от слоя модельного состава; после чего стержень удаляют для дальнейшего использования, а модельный блок продолжают выдерживать до полного выплав- леиня из формы модельного состава. При этом модельный состав, будучи легче воды, поднимается из формы (в виде капелек) на поверхность воды и по мере накопления сливается в отделитель 3 модельного состава, расположенный сбоку ваниы. После выплавления моделей комплектодержатель с формами вынимают из ванны. Керамические формы вынимают нз приспособления, выливают из них воду и не менее двух раз промывают их внутреннюю поверхность горячей водой. Промытые керамические формы устанавливают на стеллажах для сушки. Сушат их в течение 3 ч при температуре 20—25°С. В керамических формах с расположенными внутри стержнями удаляют вставленные при чеканке модели шпильки, образующие каналы для выхода из стержня газов при заливке формы металлом.
Восстановление выплавленного модельного состава. В процессе выплавления модельного состава свойства стеарина ухудшаются, он омыляется н становится хрупким, модели при этом получаются с шероховатой поверхностью. Для восстановления прежних свойств выплавленный парафиио-стеариновый модельный состав подвергают специальной обработке (восстановлению). Для этого в ванну из коррозионно-стойкой стали заливают 5 %-ный водный раствор соляной кислоты (плотность 1,19 г/см1). Раствор нагревают до 70—80 °C н загружают в него предназначенный для восстановления модельный состав. В ванне раствор доводят до кипения и кипятят в течение 25—30 мни. Нагрев ванны прекращают, раствор с возвратом отстаивают в течение 20 мнн. Затем обработанный возврат спускают через кран н разливают в формы для охлаждения.
Формовка оболочек
Процесс формовки керамических оболочек ие представляет сложности. Ои сводится к простому заполнению пространства опокн (с установленными в ней оболочками) применяемым при формовке наполнителем. В зависимости от размеров отливаемых изделий и требований, предъявляемых к ним, применяют сухие, влажные и комбинированные наполнители. Опоки, используемые для формовки, представляют собой сварные из листов нли литые из жаростойкой стали коробки. Размеры опоки должны превышать габаритные размеры формуемых оболочек на 20—30 мм с каждой стороны.
В зависимости от размера формы и применяемого наполнителя опоки могут быть с дном и без дна. В последнее время для формовки с жидким наполнителем нашли применение н разъемные опоки. В производстве художественных отливок наиболее распространенным способом формовки оболочек является формовка с сухим и комбинированным наполнителями.
Формомка с сухим наполнителем. Для небольших форм кабинетных художественных отливок в качестве наполнителя прн формовке оболочек применяют кварцевый песок 1К02, предварительно прокаленный при температуре 750—900 °C н просеянный через сито 04—01. Вместо кварцевого песка рекомендуется использовать шамотную крошку, которая незначительно расширяется при высоких температурах прокаливания форм.
Опоки больших размеров для форм средней сложности заполняют тем же наполнителем с добавлением в качестве связующего ■*—2 % технической буры или борной кислоты. Борная кислота и бура, имеющие температуру плавления 575 и 741 ЬС, прн прокаливании форм расплавляются и, обволакивая зерна, скрепляют всю массу наполнителя в опоке.
Преимущество сухнх наполнителей — возможность их многократного использоваиня. Вследствие легкой выбиваемостн из
197
Рис. *4. Оболочки ■ опоке с сухим наполнителемРис. *4. Оболочки ■ опоке с сухим наполнителемопок они меньше подвергаются рад. рушению. Кроме того, формы с су. хим наполнителем требуют мевь- шей тепловой обработки. Форму с сухнм наполнителем прокаливажтт в течение 3—6 ч, с жидким — в течение 8—24 ч.
Рис. *4. Оболочки ■ опоке с сухим наполнителем
Рис. *4. Оболочки ■ опоке с сухим наполнителем
Формовку с сухим наполнителем производят в следующем порядке: на дно коробчатой опоки у (рнс 94) насыпают слой 1 наполнителя толщиной 20—30 мм. В сда^ наполнителя 5 литниковой чашей вверх устанавливают одни или несколько блоков 4 оболочек так,
чтобы зазор между блоками и стенкой опоки был не меиее 10—20 мм Чтобы избежать попадания наполнителя при фир. ковке в полость оболочки, в канал стояка закладывают ватку, а литниковую чашу закрывают алюминиевым колпачком 3. Пространство опоки между блоками и ее стенкой заполняют напел- ните дем, для лучшего заполнения опоки по ее стенкам при формовке слегка постукивают молотком илн уплотняют наполнитель на вибрационном нли встряхивающем столе. После заполненья опоки наполнителем литниковая чаша блока должна возвышаться над уровнем наполнителя на 15—20 мм. Заформованные таким образом оболочки поступают иа прокаливание.
Формовка с комбинированным наполнителем. Такая формовка позволяет применять опоки без дна, упрочняет форму и упрощает процесс ее выбивки. При формовке оболочек опоки заполняют влажным и сухим наполнителем. Для приготовления литейной формы оболочки с очищенной торцовой частью литниковой чаши устанавливают на смазанную маслом плиту и накрывают опокой Нижиюю часть опоки на 2/3 высоты литниковой чаши заполняют влажным наполнителем, состоящим из тщательно перемешанных 90 % кварцевого песка и 10% жидкого стекла. Среднюю часть опоки заполняют сухим наполнителем прежнего состава, а верхний слой (на 25—30 мм) —тем же влажным наполнителем. Для увеличения газопроницаемости формы в верхнем слое выполняют вентиляционные каналы. После формовки влажные слои в тече ние 1—3 ч сушат, после чего опока поступает на прокаливание.
В настоящее время применяют способы заливки оболочек без опорного наполнителя. Чтобы увеличить прочность керамического слоя оболочки, на нее наносят дополнительно до трех слое» специального состава: 70 % кварцевой муки зернистостью 010—00; 30 % жидкого стекла плотностью 1—2 г/см8.
Для упрочнения оболочки подвергают естественной сушке в течение 2—3 ч. Использование упрочненных оболочек в производстве скульптурных отливок вызывает некоторые сомнения. 198
при изготовлении кабинетных художественных отлнвок, масса которых незначительна, способ заливки без опорного наполнителя может найтн применение.
Прокаливание форм
При существующих способах выплавления модельного состава полностью удалить его из формы не удается. Трудность бывает вызвана обычно сложностью конфигурации модели, поэтому полное удвление модельного состава нз формы н придание форме окончательной прочности достигается в процессе дальнейшей операции — прокаливания формы. Кроме того, заливка чугуна в горячие формы после прокаливания дает возможность получить отливки без отбела. Это практически исключает необходимость операции отжига, облегчает механическую обработку отливок н снижает их стоимость.
При массовом производстве для прокаливания форм применяют специальные электрические нлн газовые печи. Нагреваемые в печи формы передвигает специальный механизм-толкатель. Конструкция электрической нагревательной печн представлена на рис. 95. Печь имеет три зоны с максимальной температурой нагрева до 950 °C. Размеры рабочего пространства печи 4500 X X 600x400 мм.
Рис. 66. Схема толкательной печи для прокаливания форм:Рис. 66. Схема толкательной печи для прокаливания форм:1 толкатель; 2 — заслонки; 3 — кожух; 4 — огнеупорная футеровка; 6 — рельсовый путь; 6 — нагреватель; 7 — поддон1 толкатель; 2 — заслонки; 3 — кожух; 4 — огнеупорная футеровка; 6 — рельсовый путь; 6 — нагреватель; 7 — поддон
Рис. 66. Схема толкательной печи для прокаливания форм:
Рис. 66. Схема толкательной печи для прокаливания форм:
1 толкатель; 2 — заслонки; 3 — кожух; 4 — огнеупорная футеровка; 6 — рельсовый путь; 6 — нагреватель; 7 — поддон
1 толкатель; 2 — заслонки; 3 — кожух; 4 — огнеупорная футеровка; 6 — рельсовый путь; 6 — нагреватель; 7 — поддон
Рис. м. График прокаливания фор* с сухим наполнителем для кабниетных художественных отливокРис. м. График прокаливания фор* с сухим наполнителем для кабниетных художественных отливокДля прокаливания формы устанавливают на жаропрочные поддоны, расположенные на роликовом конвейере у загрузочной дверцы печи. С роликового конвейера формы проталкиваются толкателем на рельсы, расположенные внутри печи — от загрузочного окна до окна выгрузки. Скорость продвижения в печи поддонов с установленными на них формами зависит от размеров форм и применяемого при формовке наполнителя. График прокаливания форм для кабинетных худо
Рис. м. График прокаливания фор* с сухим наполнителем для кабниетных художественных отливок
Рис. м. График прокаливания фор* с сухим наполнителем для кабниетных художественных отливок
жественных отливок в опоках размером в плане 350x350 мм показан иа рис. 96. После окончания прокаливания формы в горячем состоянии подаются на площадку для заливки.
Вопросы для повторения
В чем заключается сущность способа литья по выплавляемым моделям?
Какие преимущества имеет литье по выплавляемым моделям?
Чем отличается современный способ литья по выплавляемым моделям от способа получения отливок по выжигаемым моделям?
Что представляет собой пресс-форма для изготовления моделей художественных отливок?
Какие Вы знаете способы изготовления пресс-форм для моделей художественных отливок?
Какие материалы применяют для изготовления выплавляемых моделей?
. Как изготовляют пресс-форму?
Как изготовляют выплавляемую модель?
Какие материалы применяют для приготовления огнеупорного покрытия моделей?
Для чего н как производится обсыпка модельного блока после его обмазки?
Как изготовляют выплавляемые модели для получения пустотелых отлнвок?
Как выплавляется модельный состав нз формы?
Что такое модельный Фток и как его изготовляют?
Как восстанавливают парафнно-стеарнновый модельный состав, выплавленный из форм?
Какие существуют способы формовки керамических оболочек?
Как производится формовка с сухим наполнителем?
Ках изготовляют форму с комбинированным наполнителем?
Ках н для чего прокаливают формы перед заливкой?
Глава
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ ДЛЯ СКУЛЬПТУР
Процесс получения крупных художественных отливок в основном тот же, что и процесс производства кабинетных отливок. Некоторые особенности в выполнении технологических операций формовки связаны с увеличением размеров формы и ее частей. К таким особенностям следует отнести: применение каркасов при изготовлении крупных частей формы для увеличения их прочности и удобства съема, изготовление литейных форм без опок (в формовочных ямах и литейных кессонах), изготовление стержней путем заливки жидкой стержневой массы в полость формы, сушка форм иа месте. Своеобразным способом изготовления литейных форм для литья скульптур является формовка по выплавляемым моделям. Таким образом, при литье скульптур применяют формовку по выплавляемым (восковым) моделям — массивным, оболочковым и пустотелым, кусковую формовку без опок (кессонную формовку), кусковую формовку с глиняной рубашкой и кусковую формовку в опоках.
Формовка по восковой модели
Одним из недостатков кусковой формовки является то, что иа поверхности отлитого изделия остаются следы соединений отдельных кусков в форме в виде швов. Это осложняет механическую обработку отливки, чеканку ее поверхности. Кроме того, как Указывалось ранее, такую формовку должен выполнять формовщик высокой квалификации.
Для изготовления литейной формы для художественной отливки наиболее простой является формовка по восковой модели, так как модель вместе с литниковой системой и выпором (которые также изготовляют из воска) удаляется из формы путем выплавления или выжигания в процессе сушки (а не путем разборки).
Для небольших, менее сложных художественных изделий восковые модели изготовляет скульптор (лепкой). Для получения
201
пустотелой отливки внутрь восковой модели в процессе ее изготовления устанавливают отдельно приготовленный песчаный стержень с удлиненными концами каркаса. Бывают случаи изготовления моделей литьем в гипсовых формах целыми или по частям с последующей сборкой и обработкой.
Изготовление литейных форм по восковым моделям, ие имеющим тонких деталей иа поверхности, сводится к следующему: восковую модель укладывают в специально приготовленную, с хорошо припыленной поверхностью, фальшивую опоку. На поверхности фальшивой опоки к модели в нужным местах прикладывают восковую литниковую систему и каналы для вытекания воска. На фальшивую опоку с моделью устанавливают опоку формы. Модель припыливают, засеивают облицовочной смесью, применяемой для кусковой формовки, и, слегка уплотнив ее вокруг модели рукой, продолжают изготовление полуформы. В этом случае при уплотнении смеси в опоке следует иметь в виду малую прочность поверхности модели, как и при кусковой формовке по пластилиновому оригиналу. Затем заформованную опоку вместе с фальшивой опокой переворачивают, фальшивую осторожно снимают так, чтобы не повредить модель и литниковую систему, устанавливают и формуют аторую опоку. Форму, не разбирая, вместе с моделью сушат, в процессе сушки восковая модель плавится, вытекает из формы оставляя в ней полость для заливки металла.
Способ формовки по восковой модели несложен, позволяет получать чистую (без швов) поверхность отливки. Однако он имеет ряд недостатков. Во-первых, при формовке по восковой модели сама модель, как художественное произведение, уничтожается в процессе приготовления одной формы и в случае необходимости ее повторения модель нужно изготовлять вновь. Во- вторых, отливка по восковой модели обходится дорого, так как в стоимость, кроме стоимости работ и материалов, для изготовления литейной формы и механической обработки, включаются затраты на изготовление восковой модели, которые высоки. В-третьих, формовка по восковой модели неудобна и ограничивает производительность труда формовщиков из-за возможности поломки модели или повреждения ее непрочной поверхности.
В современном производстве художественных отливок формовку по восковой модели почти не применяют. Ее используют лишь иногда при получении разовых отливок, необходимых для изготовления металлической модели.
Способ изготовления форм для скульптур по восковым моделям является самым древним и до начала XIX столетия считался единственным способом получения скульптур. В России по восковым моделям были отлиты хорошо известные памятники: Петру I в Ленинграде, Минину и Пожарскому в Москве, группа укротителей коней иа Аиичковом мосту в Ленинграде и многие другие уникальные отливки.
Процесс изготовления литейных форм таких отливок, описаи- в трудах профессора Н. Н. Рубцова, в прошлом состоял
в следующем:
Изготовление модели и стержня Вокруг изготовленного l f y ьптором и установленного на кирпичном постаменте гипсо* оригинала отливки делали кусковую гипсовую форму. Ориги- пд.1 для удобства отделения от него кусков смазывали жировым ставом На куски, облегающие поверхность оригинала, наносили гипсовый слой — раковины, объединяющие несколько кусков гипсовой формы и позволяющие впоследствии точнее собирать ^юрму для модели. Затем раковины снимали, с оригинала убирали h Vckh гипсовой формы На внутреннюю поверхность кусков, сыпанную тонким слоем жирового состава, кистью наносили слой воска, соответствующий толщине стенки будущей отливки. Далее гипсовый оригинал убирали и на его место на постамент устанавливали металлический каркас для стержня. Вокруг кар- кзгд в прежнем положении собирали гипсовую форму, полость которой заполняли жидкой стержневой массой, состоящей из кирпичной муки и гипса. После затвердевания стержневой массы гипсовую форму разбирали так, чтобы ее восковой слой остался на поверхности стержня. Такой слой воска на стержне и представлял собой выплавляемую модель. Изготовленную модель перед формовкой осматривал скульптор, исправляли повреждении'’ места (при снятии кусков), чеканили. Вокруг модели устраи- впли восковую литниковую систему (выпоры, представляющие собой вертикальные восковые стояки, ответвления от них, примыкающие к телу модели-пнтатели) (рис. 97, а).
В таком виде модель была готова для формовки.
Изготовление литейной формы. Процесс формовки заключался в приготовлении на модели глиняной формы. Материалами для изготовления формы были хорошо размолотые и пропаренные конский навоз, глина и коровья шерсть, приготовленные в виде мастики. Такую мастику в несколько приемов кисточкой наносили на поверхность модели слоем 15—20 мм. После сушки на слой мастнки наносили слой глины толщиной до 200 мм. Для прочности формы вокруг обмазанной модели клали кирпичную стенку, пространство между обмазкой и кирпичной кладкой заполняли землей и утрамбовывали. Снаружи кирпичную кладку обмазывали глиной и стягивали металлическими стяжками (рис. 97, 6). В таком положении форму сушили на месте. В процессе сушки из формы выплавлялись восковая литниковая система и модель. Влек стекал вниз по специально устроенным каналам; на месте выплавленной модели оставалась полость, которую заполняли металлом и получали отливку.
Достоинством такого способа формовки является получение отлнвки с чистой (без швов) поверхностью не требующей особой ^ханической обработки. Говоря о механической обработке скуль- тУР. следует заметить, что она зна^сгелико проще по сравнению
203
Рис. 17. Формоем по восковой модели: а — восковая модель с литниковой системой; б — изготовленная по ней литейная форме
с обработкой поверхности кабинетных отливок (из-за меиее жестких требований, предъявляемых к ней). Эго связано с тем, что на иее смотрят с большого расстояния 5—10 м, а иа статуэтку — с расстояния 50 см и меиее.
К недостаткам описанного способа формовки относятся большая продолжительность изготовления литейной формы (литейную форму для отливкн конной статуи Петра I изготовляли в течение года), высокая стоимость отливки вследствие уничтожения в процессе отливки дорогостоящей разовой модели.
В настоящее время по восковой модели, ио по новой технологии отливают бронзовые скульптуры. Например, иа Мытищинском заводе художественного литья статую отливают по частям, что позволяет уменьшить габаритные размеры литейной формы. Применен новый способ приготовления смеси н изменен ее состав. Изменен способ крепления кусковой гипсовой формы при изготовлении стержня. Применен новый способ наращивания стенки формы на восковой модели (обливание модели). Сушка формы и выжигание модели производятся ие на месте, как прежде, а в специальных камерных сушильных печах периодического дей- 204
ствия, работающих на газе. Измененный способ формовки поз- волнл сократить процесс изготовления литейной формы, уменьшить его трудоемкость и стоимость отливки.
§ 2. Формовка§ 2. Формовкаспособом формовки по выплавляемой мо-при котором оригинал изделия, как ху-способом формовки по выплавляемой мо-при котором оригинал изделия, как ху-Более совершеннымБолее совершеннымпо пустотелой выплавляемоймодели
§ 2. Формовка
§ 2. Формовка
способом формовки по выплавляемой мо-при котором оригинал изделия, как ху-
способом формовки по выплавляемой мо-при котором оригинал изделия, как ху-
Более совершенным
Более совершенным
дели является способ, дожественное произведение, не уничтожается в процессе изготовления литейной формы, а является моделью для изготовления пустотелых выплавляемых моделей.Такой способ отливки изделия состоит также из двух процессов: изготовления по оригиналу изделия пустотелой выплавляемой модели и изготовления по пустотелой выплавляемой модели литейной формы изделия. Процесс изготовления пустотелой модели следующий:
Гипсовый оригинал укладывают в фальшивую опоку (рис. 98, а). Поверхность оригинала накрывают тонкой мокрой бумагой и обкладывают слоем глины (рис. 98, б).
На фальшивую опоку с оригиналом устанавливают опоку и заливают ее гипсом. В слое гипса оставляют два отверстия, соединяющие гипсовый слой в опоке со слоем глины иа оригинале
(рис. 98, в).
После затвердевания гипса опокн переворачивают, фальшивую снимают и устанавливают вместо нее вторую опоку.
В)Рне. 08. Наготоамат пустотмо! выплавляемо* модемВ)Рне. 08. Наготоамат пустотмо! выплавляемо* модем
В)
Рне. 08. Наготоамат пустотмо! выплавляемо* модем
В)
Рне. 08. Наготоамат пустотмо! выплавляемо* модем
Вторую половину оригинала, находившуюся ранее в фаль. шивой опоке, таким же образом покрывают бумагой во избежание прилипания глины к ее поверхности. Наносят слой глииы н заливают гипсом, оставляя в нем два отверстия, как и в первой опоке.
После затвердевания гипса опоку снимают, с поверхности оригинала удаляют слой глииы и бумагу. Снятую опоку устанавливают иа место.
В пространство, образовавшееся между поверхностью оригинала и гипсом опоки, ранее занимаемое слоем глины, через отверстия в гипсе заливают особую клеевую массу, основу которой составляет столярный клей. После застывания такая масса приобретает свойства эластичной резины.
После остывания клеевой массы обе опокя переворачивают и снимают нижнюю опоку; затем удаляют с поверхности оригинала, как н в первой опоке, слой глииы и бумагу, устанавливают снятую опоку вновь и заливают в образовавшееся в ней пространство клеевую массу (рис. 98, г).
Форму разнимают и удаляют оригинал. При этом эластичность клеевой массы, несмотря иа наличие иа поверхности оригинала различного рода извилин и углублений, дает возможность снять верхнюю опоку и удалить оригинал из нижней опоки, не повредив стенок клеевой рубашки и оригинала. Внутреннюю поверхность клеевой рубашки обеих полуформ покрывают лаком и наносят иа нее кистью подкрашенный слой воска.
Форму снова собирают (рис. 99, д) и заливают в ее полость расплавленную канифоль. Затем канифоль выливают из формы, при этом часть ее остается и а стенках полости формы. Повторяя несколько раз такую операцию (заливку и выливание), на внутреннюю поверхность формы наносят слой канифоли равный желаемой толщине стенки модели и будущей отливки.
После затвердевания слоя канифоли с него осторожно снимают опоку с гипсом и клеевой рубашкой. Образовавшийся таким образом канифольный слой и является пустотелой выплавляемой моделью, изготовленной по оригиналу отливаемого изделия. Освободившиеся опоки с гипсом и клеевой рубашкой приготовляют для получения следующей модели.
Изготовление литейной формы по такой модели начинают с изготовления в ней стержня. В полость модели устанавливают специальный каркас, концы которого выходят из модели и служат для крепления стержня в форме, затем в полость модели с установленным каркасом заливают жидкую стержневую массу. После затвердевания стержня модель поступает иа формовку.
Полученная таким образом выплавляемая модель имеет небольшую прочность и при формовке требует особой осторожности. Поэтому небольшие литейные формы по таким моделям часто изготовляют из жидкой формовочной смеси. Опоку вместе с моделью подвергают сушке, в процессе которой канифольная оболоч- 206
ая модель выплавляется. При выплавлении модели часть ка- ннфоли впитывается в стенки формы и стержня. Такой слой при соприкосновении с жидким металлом сгорает, оставляя и а стейке формы копоть, улучшающую чистоту поверхности отливки.
Преимущество описанного способа в том, что отливки получайся без швов иа поверхности (вследствие использования неразъемной формы), сохраняется оригинал модели н уменьшается расход материала иа модель. Однако этот способ имеет ряд недостатков. Во-первых, пустотелая выплавляемая модель, изготовленная способом заливки, имеет менее четкий рельеф поверхности, ее трудно исправлять и чеканить, во-вторых, сушка стержня и формы, изготовленной из жидкой стержневой и формовочной смеси, более длительна и неудобна.
Кусковая формовка с глиняной рубашкой
Такая формовка скульптур производится по гипсовым моделям в кессоне, представляющем собой яму в полу литейного цеха, стенки которой выложены водонепроницаемой кирпичной кладкой, металлическими плитами или бетонированы. Литейную форму изготовляют в кусках из жирной формовочной смеси, позволяющей снимать их с модели без повреждения. Процесс изготовления формы сводится к следующему:
Поверхность установленной в кессоне гипсовой модели делят на отдельные участки, предназначенные для изготовления кусков формы.
Куски начинают изготовлять снизу модели, постепенно заполняя всю ее поверхность. Подрезанную поверхность каждого из кусков перед изготовлением следующего во избежание прилипания их друг к другу припыливают древесиоугольным порошком или графитом. На поверхности каждого куска вырезают углубления — знаки, обеспечивающие впоследствии правильность сборки формы. Куски подсушивают иа месте.
На первый слой кусков наносят второй. Сглаженная первым слоем кусков поверхность модели позволяет делать куски второго слоя большими по величине, чем первые, т. е. каждый из них может прикрывать несколько кусков первого слоя. Для увеличения прочности куски изготовляют со специальными металлическими каркасами и проушинами, облегчающими удаление куска с модели.
На поверхность второго слоя наносят упрочняющий слой гипса.
Форму разбирают, куски первого слоя (лицевые) укладывают н закрепляют в снятых кусках второго слоя. Делают литниковую систему, укрепленные части формы подсушивают.
Освобожденную от кусков модель убирают, на ее место устанавливают металлический каркас для стержня формы.
На лицевую поверхность подсушенных кусков первого слоя кистью накладывают слой глины, равный толщине будущей отливки.
Изготовленные таким образом части формы укладывают вокруг каркаса в прежнее положение, образуя полость формы. Скрепив части формы, в ее полость сверху заливают жидкую стержневую массу, приготовленную из кварцевых песков, марша л лита и цемента.
После затвердения стержня форму разбирают, слой глины с лицевой части кусков и рубашку снимают. Части формы и стержень хорошо просушивают и собирают форму для заливки.
Кессон, где установлена собранная форма, заполняют песком с целью предупреждения разрушения формы в момент заливки ее металлом.
Описанный способ формовки по сравнению с формовкой по выплавляемой модели проще и дешевле. Однако он имеет ряд недостатков. Операции по изготовлению глиняной рубашки, наносимой на лицевую поверхность кусков, отрицательно влияют на качество отпечатка в инх поверхности модели. Слой глины, нанесенный на поверхность глиняных кусков, увлажняет и размывает ее. Кроме того, снимая с кусков слой глины (после изготовления стержня), можно повредить их поверхность. Естественно, это приводит к повреждению поверхности будущей отливки.
Кусковая формовка в опоках
Наиболее удобной по сравнению с описанными выше способами формовки скульптур является кусковая формовка в опоках. Преимущества такой формовки заключаются в следующем: 1) куски изготовляют на модели, расположенной в наиболее удобном для этой операции горизонтальном положении; 2) стержни для форм можно изготовлять путем набивки смеси, а не путем заливки, которая затрудняет условия сушки стержня; 3) сушку стержней и форм, имеющих значительно меиьшне размеры, чем форма целой скульптуры, можно производить в сушильных печах; 4) обеспечивается более удобное и надежное крепление формы для заливки.
Способ кусковой формовки является одним из основных способов изготовления литейных форм, обеспечивающих более высокую производительность и качество отливок.
Отливать скульптуру целиком неудобно, так как необходимо иметь крупные, тяжелые опоки и, следовательно, специальное крановое оборудование для перемещения их в процессе формовки. Процесс изготовления литейной формы усложняется из-за необходимости изготовления большого числа кусков формы. Поэтому такие отливки, как правило, получают ие целыми, а по частям, которые затем собирают в скульптуру в процессе ее механической обработки.
иаиаДля этой цели модель скульптуры изготовляют отдельными частями. Деление скульптуры части удобнее делать по таким местам, где швы соединения их в скульптуре менее заметны. Например, голову отделять по воротнику рубашки, ноги — по поясу брюк, руки — по плечевому шву рукава одежды ит. д. Каждая из частей модели для удобства сборки отливки в местах соединений имеет соотве- тстЬующие углубления или выступ (замок), обеспечивающий точную сборку и надежное крепление частей в процессе сборки.
иа
иа
Процесс изготовления кусковой
литейной формы для скульптур в опоках аналогичен описанному ранее способу формовки статуэток, ио имеет некоторые особенности, связанные с размерами модели,
Рис. ее. Деление модели скульптуры на частиРис. ее. Деление модели скульптуры на частиформы и ее частей.
Рис. ее. Деление модели скульптуры на части
Рис. ее. Деление модели скульптуры на части
Рассмотрим порядок формовки одной из частей четырехметровой статуи памятника (рис. 99, а). Для удобства изготовления литейной формы гипсовая модель статуя сделана из восьми частей (рис. 99, б): голова, две руки, туловище, ноги, молот, винтовка
и постамент.
Процесс формовки следующий:
Часть модели статуи (туловище) укладывают спиной в фальшивую опоку, полость модели с торцов заделывают смесью. Поверхность модели разделяют на отдельные участки и после при- пыливания, которое начинают с фальшивой опоки, изготовляют иа них куски из жирной формовочной смеси. Для обеспечения прочности кусков, имеющих в этом случае большую массу и размеры, в них заформовывают металлический каркас в виде рамки, используемой в дальнейшем и для снятия куска с модели.
При изготовлении кусков формовочную смесь уплотняют трамбовками, поверхностный слой — деревянным молотком. На верхней плоскости каждого куска при его подрезке вырезают необходимое число знаков, обеспечивающих правильное положение куска в опоке при сборке формы. Болван, образованный иа модели кусками, после подрезки припыливают древесиоугольиым порошком с целью устранения возможности прилипания к нему формовочной смеси в процессе формовки опоки (припыливаиие графитом делает поверхность кусков скользкой, неудобной в работе).
На опоку ,с болваном устанавливают иижиюю опоку. Поверхность модели и болвана в опоке припыливают. засыпают в
опоку и уплотняют формовочную смесь. При уплотнении смеси в верхней части опоки можно применять пневматические трамбовки.
Опоки переворачивают, фальшивую снимают, дополнительно уплотняют основания кусков, подрезают поверхность разъема формы. Припылив поверхности разъема и модели, изготовляют кускн на поднутрениях модели, как и в нижней полу форме. Поверхность кусков и оставшуюся незакрытой кусками часть поверхности модели припыливают, устанавливают верхнюю опоку, элементы литниковой системы и формуют опоку.
Заформованную верхнюю опоку снимают и устанавливают отпечатком вверх. С поверхности модели, оставшейся в нижней опоке, снимают куски и, уложив их в соответствующие по знакам места в верхней опоке, прикалывают,
Па нижнюю полуформу с моделью устанавливают рамку или соответствующих размеров свободную опоку, заполняют ее наполнительной смесью и слегка уплотняют.
Прикрыв верхнюю опоку (рамку) деревянным щитком, обе опоки переворачивают, нижнюю снимают так, чтобы модель с прилегающими к ее поверхности кусками осталась на смеси в рамке. Снимают с модели куски (небольшие куски снимают съемниками, большие — используя каркасную рамку). Снятые с модели куски укладывают по знакам в полость нижней полуформы.
Перед изготовлением стержня делают каркас стержня с учетом размеров полости формы. Основной частью каркаса является труба с отверстиями в стенках. Подгоняют ее в полости формы так, чтобы ее концы опирались на поверхность разъема формы, а средняя часть проходила в центре ее полости. К трубе в зависимости от размеров и формы стержня крепят одни нли два прутка (поперечника), удерживающие стержень в форме от поворотов. Концы поперечников, как и трубы, должны опираться на поверхность разъема формы. При изготовлении боль- ши-х стержней к трубе и поперечникам крепят различные по величине дополнительные прутки, создающие корпус каркаса. После подгонки каркаса последний убирают. Полость формы в нижней полуформе припыливают, заполняют ее стержневой смесью и уплотняют. На поверхность стержневой смеси укладывают смазанный раствором глины каркас так, чтобы концы трубы и поперечников встали на свои места по разъему формы.
Постепенно заполняя полость формы стержневой смесью, уплотняют ее трамбовкой, стараясь избегать ударов по каркасу и стейкам формы. Верхний слой смеси стержня уплотняют и выравнивают (по необходимому профилю полости формы) накрыванием припыленной верхней полуформы нижней.
Закончив изготовление стержня, верхнюю полуформу снимают. Поверхность стержня припыливают и накалывают специаль- 210
ным шаблоном и а глубину, равную толщине стенки будущей оливки. Затем с поверхности стержня снимают слой смеси, рав- „ый глубине наколов. После подрезки поверхность стержня хорошо зап аживают я для увеличения поверхностной прочности примачивают жидким раствором глины.
При удалении стержня нз нижней полуформы поступают так же, как и при извлечении модели. На полуформу устанавливают рамку, припылив подрезанную поверхность стержня, рамку заполняют наполнительной смесью, легко уплотняя ее. Над стержнем в рамку закладывают пластину (плиту), иа которой стержень будет помещен в сушку На рамку накладывают деревянный щит и все это вместе с нижней опоковой переворачивают. За- гем опоку снимают так, чтобы куски, прилегающие к стержню, ^стались в рамке со стержнем. Куски со стержня снимают и укладывают иа драйер для сушки. При отсутствии стационарного сушила куски, очищенные от остатков стержневой смеси, укладывают в опоку и вместе с ней сушат иа месте, используя переносные сушила Сушка на месте менее качественна и не позволяет получить хорошую поверхность в отливке.
Освобожденную от кусков поверхность стержня накалывают шаблоном, подрезают, заглаживают, примачивают раствором глины, как и первую половину. Затем стержень с пластиной удаляют из рамки Внутреннюю поверхность обеих полуформ красят графитовыми чернилами для увеличения огнеупорности. Поверхность стержня удобнее красить, несколько подсушив ее. Сушка таких форм в сушильных печах производительнее, качественнее и гигиеничнее.
После сушки внутреннюю поверхность формы хорошо очищают от пыли и лишней копоти. То же самое проделывают со стержнем В нижнюю полуформу с уложенными кусками вставляют стержень, выполняя газоотводные каналы для свободного выхода из него газов при заливке формы, устанавливают верхнюю полуформу, скрепляют и готовят форму для заливки.
Аналогично изготовляют литейные формы для всех других частей отливки. Отлитые части статуя обрабатывают, подгоняют Друг к другу и собирают иа постаменте.
Отливка статуи по частям упрощает процесс формовки, сокращает трудоемкость изготовления литейной формы, позволяет заменять стержни в форме песчаными болванами (отливка без стержней).
Вопросы для повторения
Какие отливки относятся к скульптурным?
Каковы особенности изготовления форм дли скульптур по сравнению е Орлами для кабинетных отливок?
Какие Вы знаете способы формовки скуньбтур?
Как производятся формовка скульптур по выплавляемым моделям?
Как изготовляют восковую модель?
Как изготовляют стержень при формовке по выплавляемой модели?
модели?модели?Как устраивают литниковую систему при формовке по выплавляемой модели?
модели?
модели?
Какой недостаток имеет формовка скульптур по выплавляемой модели?
Как'производится формовка скульптур способом с глиняной рубашкой?
Каковы преимущества способа литья скульптур в кусковых формах и опоках?
Как изготовляют пустотелые выплавляемые модели?
Как изготовляют форму по пустотелой выплавляемой модели?
Каковы преимущества и недостатки формовки по пустотелой выплавляемой модели?
Глава
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМДЛЯ АРХИТЕКТУРНЫХ ОТЛИВОК
Особенности архитектурных отливок
Архитектурными называют отливки, идущие иа отделку и украшение зданий, мостов и других сооружений. К таким отливкам относятся крупные барельефы, балясины для балконов и лестниц зданий, решетки мостов, набережных, садов, колонны, фонарные столбы н другие так называемые малые архитектурные формы. Отливки архитектурных изделий отличаются от рассмотренных ранее художественных отливок тем, что они имеют большие размеры и толщину стенок, менее сложны по форме. Кроме того, отливки архитектурных изделий в процессе эксплуатации часто являются деталями, несущими определенную силовую нагрузку в архитектурном сооружении (брусья, поручни, колонны и др.), поэтому в отличие от художественных отливок они должны иметь большую прочность.
Способы получения архитектурных отливок разнообразнее и в техническом оснащении более совершенны по сравнению со способами получения скульптур. Если в производстве художественных отливок до сих пор применяют в овиовиом способы ручной формовки, то при изготовлении литейных форм для архитектурных отливок широко применяют способы машинной формовки, литье в металлические формы и другие перспективные способы получения отливок.
Изготовление форм для решеток
Форма для газонной решетки. Форму (рис. 100, а) изготовляют по неразъемной чугунной модели на гладкой модельной плите. Процесс изготовления литейной формы состоит из операций, рассмотренных в § 2, гл. 5.
К торцам 1 модели (см. рис. 100, а) иа модельной плите (рис. 100, б) прикладывают металлические модели литниковой системы, а к местам 2 подводится выпор. При этом шлакоулови- ^и и основания стояков углубляются в специальные вырезы 3 недельной плиты.
Рис. 100. Изготовлен не формы для газонной решетам
Модель накрывают опокой я изготовляют в ней нижнюю цел у фор му,
Готовую нижнюю полуформу переворавнчают вместе с мо дельной плитой, устраивают в ней поверхность разъема формы
Установив модели стояков и выпора, устанавливают опоку, изготовляют в ней верхнюю полуформу (рис. 100, в) В верхней полуформе, как и в нижней, накалывают вентиляционные каналы, извлекают модели стояков и выпора.
Снимают верхнюю полуформу и отделывают ее Из нижней полуформы вынимают модели питателей. Смочив смесь у крае» модели, приглаживают болваны в просветах модели, затем, ввернув в модель подъемы и слегка растолкав ее, удаляют из формы (рис. 100, г).
Особенностью изготовления формы для газонной решетки является наличие в нижней полуформе большого числа иеболь ших болванов, образующих звенья модели. Целость этих болванов в форме при удалении из нее модели обеспечивается наличие» у модели формовочных уклонов, применением при формовке проч* ной облицовочной смеси и дополнительным прикалыванием этих болванов перед удалением модели специальными формовочными гвоздями-шпильками.
Обе полуформы припыливают и собирают форму для заливки.
Форма для садовой решетки. Сложность процесса изготовления формы для садовой решетки заключается в том, что отливка имеет г^ольшие размеры и сравнительно небольшую толщину стенки с большим числом просветов. Следовательно, формовщику при изготовлении литейной формы приходится иметь дело с большим числом болванов различных размеров, которые не только затрудняют удаление модели из формы, но и могут быть легко смыты металлом при заливке. Поэтому отливают садовую решетку обычно звеньями (общая длина до 4 м) по неразъемным и разъемным моделям, а иногда и по моделям с отъемными частями В завися* мости от сложности комотепнюнного рисунка модель pSiueTK* 214
Рис. 101. Садовая решетка (а) и ее модель (б)
для удобства формовки можно разделить иа отдельные части, повторяющие деталь композиции орнамента. В процессе монтажа отдельные части решетки собирают в звено. Одни из видов такой решетки показан иа рис. 101, а.
Форму для сборной решетки изготовляют по разъемной модели в следующем порядке:
Половину металлической модели (рис. 101, б) укладывают на гладкую лодмодельиую плиту с моделями питателей в центре больших просветов модели и основания выпоров с торца, накрывают нижней опокой и изготовляют нижнюю пол у форму.
Заформованную полуформу переворачивают вместе с модельной плитой, устраивают поверхность разъема формы. Устанавливают вторую половину модели с ввернутыми в нее подъемами и верхнюю опоку. В основании питателей и выпоров ставят модели стояков.
Изготовляют верхнюю полуформу с вентиляционными каналами.
Укрепив на поверхности опоки подъемы модели, верхнюю полуформу снимают вместе с верхней половиной модели.
Поставив опоку на ребро, вывертывают подъемы, затем опоку устанавливают разъемом кверху. Во избежание обрыва болванов при удалении модели их крепят в просветах модели гвоздями. В модель ввертывают подъемы и, слегка растолкав, ее удаляют из формы.
В нижней полуформе прорезают питатели и удаляют из нее модель.
После отделки полуформ форму собирают для заливки. При формовке по разъемным моделям следует обращать особое вни- мание на надежность крепления болванов в верхней полуформе и точность соединения опок по штырям.
§ 3. Изготовление форм для брусьев и поручней
Форма для бруса. Брус (рис. 102, а), имеющий трапецеидальное или Т-образное сечение, является основанием монтируемой решетки. На верхней части бруса расположены гнезда, в которые при монтаже входят выступы нижней части решетки. Длину бруса делают равной длине звена решетки с припуском для крепления его в гиездах колонки. Модель бруса из алюминиевого сплава для удобства удаления из формы и предотвращения коробления делают разборной, состоящей из четырех частей, которые собирают на металлической подмодельной плите (рис. 102, б). Модельная плита имеет цапфы для подъема краном. В плиту ввернуты центрирующие штыри для установки опоки. Стержневые знаки на модели для удобства удаления ее из формы делают отъемными.
Процесс изготовления литейной формы для бруса состоит из следующих операций:
Части модели собирают иа.плите. В верхней части модели устанавливают стержневые знаки, с ее торцов располагают модели питателей и зумфа, а с боку —основание выпора (см. рнс. 102, б).
Собранную на плите модель накрывают ннжией опокой и формуют ее (рис. 102, в). При формовке иижией опоки следует обращать внимание на расположенные на модели отъемные знаки, которые при небрежности могут быть сбиты.
После наколов вентиляционных каналов за- формованиую опоку переворачивают вместе с модельной плитой, плиту снимают так, чтобы модели питателей и основания выпора остались в опоке. В полуформе заглаживают поверхность разъема формы и присыпают ее разделительным песком.
Устанавливают верхнюю опоку, скрепляют ее с нижней, ставят модели стояков и выпора, изготовляют верхнюю полуформу (рис. 102, г).
Заформоваииую полуформу снимают, производят отделку в ней отпечатка модели.
В)Г)
Рис, 103. Изготовление формы для поручня решетке
Из нижней полуформы по частям удаляют модель, а затем модели знаков, питателей н выпора. В отпечатки знаков вставляют стержни. Стержни следует укреплять во избежание их всплытия при заливке формы.
Форму собирают для заливки. Для лучшего заполнения полости формы металлом литниковую чашу устанавливают в на- ращалке (рис. 102, д), на месте отверстия выпора располагают выпориые чаши такой же высоты.
Форма для поручня. Поручень решетки является венчающей ее частью. Изготовление литейной формы для поручня из-за сложности профиля модели сложнее, чем формы для бруса. Рассмотрим формовку одного из видов поручней решетки моста.
Металлическая модель поручня делается разъемной по линии Л Л (рис. 103, а). Верхняя (рис. 103, б) и нижняя (рис. 103, а) части модели располагаются и а самостоятельных подмодельных плитах. Гофрированная боковая поверхность нижней части модели выполняется отъемной в виде полосок, которые крепятся к корпусу самой модели шипами в виде «ласточкиного хвоста».
Поручень, как и брус, формуют в двух опоках по двум модельным плитам, причем верхнюю часть поручня для получения более чистой лицевой поверхности располагают в нижней полуформе (рис. 103, г). Изготовляют формы следующим образом:
На плите с моделью верхней части поручня формуют опоку. Заформованную опоку снимают с модели и после отделки устанавливают на место заливки формы.
Отъемные части второй половины модели (см. рис. 103, в) хорошо очищают я крепят иа корпусе модели. На плите с собраи- иой моделью формуют верхнюю опоку.
Заформованную верхнюю опоку переворачивают вместе с плитой. Плнту снимают, вместе с ней удаляют из полуформы и корпус модели, укрепленный иа плите. Отъемные части боковой поверхности модели остаются иа месте в полости полу формы.
Отъемные части модели удаляют из полуформы, В отпечатки знаков устанавливают стержии. При установке стержней следует иметь в виду, что прн заливке формы оии будут находиться в верхней опоке и могут выпасть, поэтому их нужно надежно укрепить.
Производят отделку формы и сборку ее для заливки. Разрез готовой формы показан на рис. 103, г.
§ 4. Изготовление форм для колонок
В ограждении колонка (рис. 104, а)’является связующим элементом отдельных звеньев решетки и элементом крепления их в вертикальном положении. Колонка представляет собой полый цилиндр, окаичивающийся внизу квадратным основанием (подземная часть колонки). Верхняя часть колонки закрывается отдельно отливаемой декоративной головкой. На уровне верхнего края основания в колонке делается сквозное отверстие, предназначенное для укладки концов бруса решетки.
IIРис, 104. Наготовленже формы для колонки садовой решеткиРис, 104. Наготовленже формы для колонки садовой решетки
I
I
Рис, 104. Наготовленже формы для колонки садовой решетки
Рис, 104. Наготовленже формы для колонки садовой решетки
В верхней части под основанием головкн устроены вырезы «пя концов поручня, боковая поверхность колонки ребристая.
Зля удобства изготовления литейной формы металлическую 'ауг/ниую) модель колонки (рис. 104, б) делают разъемной по вертикальной плоскости. Для уменьшения массы и снижения стоимости модель изготовляют пустотелой, а стержневые знаки бокиаых и центрового стержней делают деревянными. Особенна ть формовки колонок заключается в том, что формовщику при изготовлении литейной формы приходится устанавливать в форму стержни различных размеров и применять различные способы их крепления.
Рассмотрим в качестве примера изготовление литейной формы дди колонки садовой решетки.
Для изготовления литейной формы используют гладкую лодмцдельиую плиту. Поставив иа нее половинку модели (без шпилек), приставляют к этой половнике модели питателей, как показано на рис. 104, д. Устанавливают опоку, изготовляют в ней мл/пнюю полуформу (рис. 104, в). Переворачивают заформоваи- иую полуформу вместе с модельной плитой, плиту снимают.
Приготовляют поверхность разъема формы, устанавливают вторую половину модели с ввернутыми в нее подъемами, ставят модели стояков и выпора. Формуют верхнюю полуформу (рис 104, а).
На верхней поверхности полуформы закрепляют подъемы и снимают ее так, чтобы верхняя половина модели поднялась с пьлуформой. Вывернув подъемы, устанавливают полуформу разъемом вверх и удаляют из нее модель.
В иижией полуформе прорезают канал к выпору, удаляют модель. Затем устанавливают в форму стержни. Во избежание прогиб! центровой стержень в форме устанавливают иа жеребейки. В данном случае применяют жеребейки с длинной стойкой и одной полочкой, повторяющей профиль стержня. Длина стойки жеребейки определяются внизу расстоянием от поверхности стержня до ребра нижней опоки, а вверху —уровнем смеси (см. рис. 104, д). Толщина стенки отливки определяется половиной разности диаметров модели центрового стержня и ее знаков. Определив длину стойки, устанавливают жеребейки в нижней и верхней полуформах в местах предполагаемого прогиба стержня так, чтобы полочка жеребейки, па которую будет опираться стержень, возвышалась над дном полости формы иа высоту, равную толщине стенки будущей отливки. При этом конец стойки жеребейки в иижией полуформе должен опираться иа ребро опоки, а в верхней — на пластину, установленную иа поверхности полуформы (рис. 104, г).
На поставленную таким образом жеребейку в знаки иижией полуформы укладывают центровой стержень.
Проверив правильность расположения стержня шаблоном. Устанавливают в знаки стержни боковых отверстий колонки, подгоняя их торцы плотно к поверхности центрового стержня.
219
Подготовленные нижнюю и верхнюю полуформы собирают для заливки. Разрез готовой литейной формы показан на рис. 104, е.
Аналогичным образом изготовляют литейные формы для более крупных колонн, где стержни крепятся большим числом жеребеек.
§ 5. Формовка по шаблонам
Рассмотренные выше способы изготовления лнтейиых форм по модели не всегда выгодны и удобны. Например, для отливки фонтанной чаши диаметром 2 м и высотой 0,5 м изготовление модели потребует много времени.
Для изготовления лнтейиых форм крупных единичных отливок, поверхность которых представляет собой тело вращения и может быть образована вращением вокруг оси ее образующей, удобнее пользоваться не моделью, а специальными приспособлениями — шаблонами. Шаблоны вращения (рис. 105, б) изготовляют из доски. Они имеют вырез, представляющий собой по размерам и форме полупрофиль отливаемого изделия (рис. 105, а). Причем шаблон Н имеет вырез, соответствующий размерам и форме наружной поверхности отливаемого изделия, шаблон В — размерам и форме его внутренней поверхности. Поэтому шаблон Н называют наружным, шаблон В —внутренним. Разность размеров выреза наружного и внутреннего шаблона равна толщине стенки отливки.
С помощью шаблонов можно изготовлять литейные формы для отливок с прямоугольным сечением. Шаблоны при изготовления литейных форм таких изделий ие вращают вокруг шпинделя приспособления, а протягивают вдоль направляющей рамки. Поэтому такие шаблоны называют протяжными.
Формовка по шаблону вращения. В процессе формовки для вращения шаблонов применяют специальное приспособление, состоящее из четырех частей (рис. 106, а). Первая часть — подпятник 1 —имеет вид опорной плиты с конической втулкой, в центре которой сделано отверстие для установки шпинделя. Вторая часть —шпиндель 2 —имеет стальной стержень. Нижний конец его делается в виде конуса и при сборке приспособления
Рис. 106. Фонтанная «ви ■ шаблон для изготовления ее литеАно! формыРис. 106. Фонтанная «ви ■ шаблон для изготовления ее литеАно! формы
Рис. 106. Фонтанная «ви ■ шаблон для изготовления ее литеАно! формы
Рис. 106. Фонтанная «ви ■ шаблон для изготовления ее литеАно! формы
Рис. 105. Приспособление для формовки во шаблону вращенияРис. 105. Приспособление для формовки во шаблону вращения
Рис. 105. Приспособление для формовки во шаблону вращения
Рис. 105. Приспособление для формовки во шаблону вращения
вставляется в отверстие втулки подпятника. Третья часть — надеваемый на шпиндель рукав 3, к нему болтами крепят шаблон 5. Отверстие втулки рукава и втулки подпятника делают с выточками в середине (для уменьшения трения при вращении рукава на шпинделе и шпинделя в подпятнике). Четвертой частью приспособления является опорное кольцо 4, которое крепится иа шпинделе. Оно удерживает рукав с шаблоном на шпинделе иа заданной высоте. При вращении рукава с шаблоном вокруг шпинделя шаблон обтачивает уплотненную под ним формовочную смесь в виде болвана или углубления по профилю, соответствующему очертанию поверхности отливки.
В связи с тем, что по шаблону изготовляют литейные формы для больших отливок и в небольшом количестве, чаще всего применяют комбинированную формовку, т. е. нижнюю часть формы изготовляют в почве, верхнюю в опоке.
Формовка по шаблону включает следующие операции:
Подготовка почвы (постели) для формовки и установка приспособления для вращения шаблона.
Вытачивание болвана —«песчаной модели» —в почве для формовки верхней части литейной формы.
Формовка верхней части формы иа «песчаной модели».
Изготовление нижней части формы — срезание поверхности «песчаной модели» внутренним шаблоном иа толщину тела отливаемого изделия.
Сборка формы и подготовка ее к звливке.
При изготовлении по шаблону литейных форм для овальных отливок применяют приспособления для вращения шаблона несколько иной конструкции. В отличие от предыдущего (см. рис. 106, а) это приспособление (рис. 106, б) вместо опорного кольца 4 на шпинделе имеет фасонную шайбу с канавкой 8, имеющей профиль отливаемого изделия. Рукав 3 шаблона имеет прорезь, в которую вставляется основание держателя шаблона 5 со стойкой б; иа конце последней укреплен ролик 7. Таким образом, шаблон, закрепленный на держателе, при вращении может
одновременно перемещаться в прорези рукава по радиусу, описывая траекторию, задаваемую канавкой 8.
При подготовке приспособления к работе иа шпиндель, установленный в подпятнике, надевают фасонную шайбу, которую укрепляют на нем как опорное кольцо иа высоте, равной высоте отливаемого изделия. Сверху шайбы на шпиндель надевают рукаа со вставленным в него держателем шаблона. При установке рукава ролик стойки держателя шаблона должен входить в канавку фасонной шайбы. При вращении рукава вокруг шпинделя ролик будет двигаться в направляющей канавки шайбы, как в копире, а шаблон будет повторять эту траекторию движения при вытачивании поверхности формы отливки. Все остальные операции изготовления литейной формы аналогичны описанным при формовке по шаблону чаши фонтана.
Рассмотрим процесс формовки по шаблону чашн фонтана (см. рис. 105, а). Для изготовления формы применяют два шаблона — наружный и внутренний. Формовку начинают с подготовки почвы. Для этого в почве роют яму размером несколько больше подпятника. Дно ямы плотно н ровно утрамбовывают. В середине ямы устанавливают подпятник, приспособления для вращения шаблона. В подпятник вставляют шпиндель, на шпиндель надевают опорное кольцо и рукав с шаблоном. Проверяют правильность установки приспособления. Для этого, закрепив на шпинделе опорное кольцо, на рукав шаблона устанавливают уровень.
Поворачивая рукав в различных направлениях, проверяют вертикальность положения шпинделя. Обнаруженную неточность устраняют осаживанием подпятника в нужном месте. Правильно и прочно установленное приспособление может служить для нескольких формовок, однако проверять его следует перед изготовлением каждой новой формы. После проверки приспособления устанавливают наружный шаблон в рабочее положение. При этом шаблон укрепляют на рукаве так, чтобы верхняя кромка его выреза была над плоскостью краев ямы на высоте 0,5 м, а нижняя часть выреза отстояла от шпинделя на расстояннн 1 м (радиус чашн).
Сняв со шпинделя рукав с шаблоном, яму плотно утрамбовывают вровень с ее краями. Вокруг шпинделя до уровня верхнего края опорного кольца насыпают н уплотняют формовочную смесь в виде болвана (рис. 107, а). Внутренний слой его изготовляют из кокса для увеличения газопроницаемости наполнительной смеси и наружный —из облицовочной смесн.
Вращая надетый на шпиндель рукав с шаблоном Н, обтачивают уплотненный болван. Он должен иметь форму и размеры наружной поверхности отливаемой чаши (рис. 107, 6). После обточки болвана рукав с шаблоном снимают. На поверхности болвана с помощью специального протяжного шаблончика К (рис. 107, в) вырезают, хорошо заглаживают и закрашивают графитом ле-
a)a)В)В)Д>Д>
a)
a)
В)
В)
Д>
Д>
Рес. 107. Формовка по шаблону чашн фонтана
песткн наружной поверхности отливаемой чашн. Затем по готовому болвану, как по модели, формуют опоку (рнс. 107, а). Положение опоки фиксируется колышками, вбнтымн в почву у стенок опокн. Заформованную опоку по колышкам, как по штырям, снимают и отделывают, Отверстие, оставшееся в опоке от шпинделя заделывают*
На шпиндель надевают рукав с прикрепленным шаблоном В, имеющим профиль внутренней поверхности отливаемой чашн (рнс. 107, д). Вращая рукав с шаблоном вокруг шпинделя, обтачивают болван, снимая с него слой, равный толщине стенки будущей отливки. Поверхность выточенного болвана хорошо заглаживают, припылнвают графитом. Снятую опоку по колышкам устанавливают на место. На поверхности опокн, на отверстиях стояков и выпоров, делают наращалки. Разрез готовой литейной формы фонтанной чаши показан на рнс. 107, е.
При формовке по шаблону пустотелые отлнвкн получают не только в формах с песчаным болваном, но н со стержнями. В этом случае для получения в литейной форме знаков для крепления стержня в профиле шаблона предусматривают профиль стержневых знаков нлн стержневые знаки заформовывают в форме дополнительно по моделям.
Pec. 101. Формовка по протяжному шаблону
Формовка по протяжному шаблону. Протяжные шаблоны в отлнчие от шаблонов вращения имеют полный профиль сечения отливаемого изделия. Протяжка шаблонов по уплотненному из формовочной смеси болвану производится по специальной направляющей рамке (рис. 108).
Процесс формовки по протяжному шаблону следующий:
Установка направляющей рамкн, внутренние размеры которой должны соответствовать размерам будущей отливкн.
Изготовление внутри рамкн болвана нз формовочной смеси.
Установка на рамке шаблона и удаление лишней смеси с уплотненного болвана шаблоном Л (для получения песчаной модели отливаемого изделия).
Формовка на болване, как по модели верхней опоки.
Снятие заформованной опокн н ее отделка.
Удаление с поверхности песчаной модели шаблоном Б слоя смесн, равного толщине стеикн будущей отливки.
Отделка болвана и накрывание его верхней полуформой. Полученную форму готовят для залнвки.
Таким образом, с помощью шаблонов можно изготовлять литейные формы для различных крупных изделий, профиль сечения которых не изменяется по длине.
Изготовление стержней по шаблону. При изготовлении пустотелых архитектурных отливок (колонн, фонарных столбов), имеющих форму тел вращения, и других подобных нзделнй с полостью применяют стержни. Такие большие стержни неудобно и невыгодно изготовлять в стержневых ящиках: ящик будет тяжелым и неудобным в работе. Поэтому стержни больших размеров чаще всего изготовляют по шаблонам. Стержни, как и формы, изготовляют путем обтачивания и протягивания.
Изготовление стержней по шаблону способом обтачивания. Способом обтачивания изготовляют стержни, имеющие форму тел вращения. Шаблон 1 (рнс. 109) делают из доски, его вырез равен половине профиля стержня. При изготовлении большого числа стержней на рабочей кромке шаблона укрепляют металлическую планку 4 для уменьшения истирания (изнашивания) при обтачивании стержня.
Для изготовления стержня по шаблону способом обтачивания применяют специальное приспособление (рис. 109, а), состоящее из двух стоек 2 с треугольными вырезами на торцах. Эти вырезы предназначены для укладкн каркаса 3, представляющего собой
Приложение
ОБРАЗЦЫ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ОТЛИВОК
Фрагмент памятника мастеру формовки художественного литья В. Ф- Торокину
II
I
I
Конь с попонойКонь с попонойМедведь у пняМедведь у пня
Конь с попоной
Конь с попоной
Медведь у пня
Медведь у пня
Кутузов и Багратион
IV
Рис. 101. И1готомекие стержией по шеблоеу! а — способом обтачивания; 6 — способом протягивания
трубу с отверстиями на поверхности для вывода газов из стержня. В процессе изготовления стержня на каркас, смазанный глиной наматывают соломенный жгут, который обеспечивает легкость, газопроницаемость и податливость стержня при усадке отлнвкн. Число слоев жгута на трубе должно быть таким, чтобы толщина слоя глины, наносимого на его поверхность, была 15—30 мм в зависимости от размеров стержня.
После навивкн соломенного жгута на его поверхность, вращая каркас специальным приводом или ручкой, наносят слой жирной глнны. Излишек глины срезают кромкой шаблона, укрепленного на стойках и придвинутого к стержню. Покрыв соломенный жгут первым слоем глнны, стержень снимают со стоек и сушат. После этого стержень снова устанавливают на станок, очищают его поверхность щеткой, слегка смачивают водой, заделывают образовавшиеся прн сушке трещины н наносят на него как и в первый раз слой, но из более тощей стержневой смесн н снова обтачивают, проверяя его размеры специальными шаблонами. Затем поверхность стержня окончательно отделывают и стержень сушат.
Для повышения огнеупорности поверхность стержня после сушки и в горячем состоянии красят специальными формовочными красками, в состав которых чаще всего вхоят графит, глина н связующие вещества. После окраски стержень слегка подсушивают.
Изготовление стержней по шаблону способом протягивания, Этот способ используют ври изготовлении единичных пустотелых отливок с полостью, имеющей прямоугольное, полуовальное нлн полукруглое сеченне. В этом случае стержень получают путем протягивания шаблона вдоль предварительно уплотненного болвана стержневой смеси по специальной направляющей рамке. Протяжной шаблон в отличие от шаблона обтачивания имеет полный профиль изготовляемого стержня. Протяжной шаблон /, протягивание шаблона по Уплотненной стержневой смесн 2 и готовый стержень 3 изображены на рнс. 109, б.
§ 6. Формовка в почве
Литейные формы для простых отлнвок, ие требующих большой точности размеров н чистоты одной из поверхностей, можк<] изготовлять без опок в специально подготовленной яме в полу литейного цеха. Такой способ изготовления литейных форм называют формовкой в почве, а место, предназначенное для размещения формы в почве, постелью. Постель для изготовления формы должна иметь ровную и плотную поверхность. К формовочной смеси постели предъявляют те же требования, что и к смеси для фор. мовкн в опоках, а в некоторых случаях даже более жесткие. Например, газопроницаемость постели должна быть лучше, чем газопроницаемость стенок закрытой формы, так как толщина формовочной смесн вокруг отливки больше, чем в форме, изготовляемой в опоках. Улучшение газопроницаемости постели достигается специальной подготовкой почвы.
В зависимости от массы получаемого в почве изделия приготовляют мягкую или твердую постель. Первая служит для форм небольших отливок, вторая —для форм крупных отлнвок.
Мягкую постель (рис. ПО) готовят в яме, размеры которой немного больше размеров формуемой модели, глубина ямы больше высоты модели на 200 мм. На дно ямы устанавливают два бруска / (рнс. 110, а) горизонтальность которых по длине н между собой проверяют по уровню. Бруски укрепляют, пространство между нимн заполняют наполнительной смесью 2. Поверхность смесн выравнивают линейкой 3 (рнс. ПО, 6) по высоте брусков. На бруски кладут планки 5 высотой 10 мм Вровень с ними на поверхность наполнительной смеси насеивают слой облицовочной смеси 4 Убрав планки, слой облицовочной смеси уплотняют линейкой до уровня брусков (рнс. ПО, е).
На мягкой постели можно отливать изделия небольшой массы. Масса металла большой отливки может продавить слабый слой формовочной смеси мягкой постели, и изделие может получить поду» тость.
При изготовлении в почве крупных отлнвок применяют твердую постель (рис 111) Ее при- | готовляют следующим образом. В почве роют яму, длина и ширина которой больше модели на 200—300 мм, глубин» —на 300—
₽яс. 111. Пряготожже**» твердой постели₽яс. 111. Пряготожже**» твердой постелияму наполнительной смесью 4 дояму наполнительной смесью 4 до400 мм. Дно ямы уплотняют н засыпают слоем мелкого кокса 2. Для вывода газов, образующихся в почве при зля <вке формы, нз слоя кокса и а поверхность выводят трубы /■ Слон кокса закры- еают сеткой 3, препятствующей засорению его при формовке. Затем слоями толщиной до 100 мм в не- схолько приемов заполняют
₽яс. 111. Пряготожже**» твердой постели
₽яс. 111. Пряготожже**» твердой постели
яму наполнительной смесью 4 до
яму наполнительной смесью 4 до
тех пор, пока до верхнего края не останется расстояние больше высоты модели на 100 мм. Каждый слой смеси утрамбовывают и накалывают вентиляционной иглой до коксового слоя. На поверхность верхнего слоя смесн насеивают слой облицовочной смети 5.
Закрытую формовку в почве применяют н прн изготовлении аысиких крупных отлнвок; при этом формовку производят на твердой постели. Кроме того, осаживание высоких моделей в почву молотком недопустимо. Это может привести к разрушению модели и высокой степени уплотнения смесн под мо-
Высокие модели после установки и проверки в почве формуют, подбивая формовочную смесь под модель с боков. Прн формовке в почве разъемных моделей нижнюю часть модели заформовывают в почве, верхнюю, установленную на поверхности разъема формы — в опоке. Все последующие операции приготовления формы аналогичны обычной формовке по разъемной модели.
Собранную форму нагружают. Чтобы не повредить полуформу в почве, под углы опоки укладывают опоры.
Твердая постель отличается от мягкой тем, что при ее изготовлении для увеличения газопроницаемости применяют коксовый слой и накалывают вентиляционные каналы, а для увеличения прочности слои смеси уплотняют. Рельеф верхнего слоя постели делают в соответствии с нижней поверхностью укладываемой в нее модели.
Изготовление открытых форм. Рассмотрим изготовление литейной формы плиты для настила полов. У этой отлнвки должны быть ровными и гладкими лицевая и боковые поверхности, чистота нижней стороны не важна. Поэтому такую отливку можно получить в форме с открытой верхней поверхностью. Такую формовку в почве называют открытой формовкой.
При изготовлении открытых литейных форм, чтобы устранить возможность перелива металла через край формы прн заливке н получить отливку с ровными краями, модели делают несколько выше их нормальной высоты При этом нормальную высоту модели отмечают на ее торце риской.
Рис. 118. Формовка в почке
Процесс формовки плиты состоит из следующих операций:
Деревянную модель плнты укладывают на приготовленную в почве мягкую постель н легкими ударами молотка по деревянной планке, положенной на модель, равномерно осаживают ее в почву (рнс. 112, а).
Уровнем проверяют горизонтальность положения модели в почве. Формовочную смесь вокруг модели уплотняют, излишек срезают вровень с поверхностью модели (рис. 112, б).
С одного торца модели прорезают питатель 1 с приемной чашей, с другого на уровне риски на модели — отводной канал 2 (рнс. 112, в). Если пнтателн выполняют с двух торцов полости формы, отводной канал прорезают сбоку.
Для увеличения газопроницаемости почвы вокруг модели накалывают вентиляционные каналы.
Перед удалением модели из формы формовочную смесь вокруг нее слегка смачивают водой для увеличения прочности стенок формы. В центр модели ввертывают подъем, ударяя по нему с разных сторон, расталкивают модель н вынимают ее из формы (рнс. 112, г).
Поверхность формы отделывают. Для увеличения огнеупорности ее стенок полость формы прнпылнвают нлн присыпают мелким кварцевым песком. Заливку металла в форму производят до тех пор, пока он не появится в отводном канале, т. е. пока форма не заполнится на должную высоту.
Формовка в почве с опокой. Более сложные отлнвкн с выступами и углублением на верхней и нижней поверхностях отливать в почве в открытой форме невозможно.
Для таких отливок в почве изготовляют закрытые или комбинированные формы, когда нижнюю часть формы изготовляют в почве, а верхнюю — в опоке. Для изготовления комбинированной формы поступают следующим образом:
Приготовленную для формовки модель осаживают в почву (как при формовке в почве); при этом строго выравнивать положе- 228
ние модели по уровню не следует, так как полость формы при заливке будет закрытой н уровень металла в ней будет определяться поверхностью полости формы в опоке.
Уплотняют смесь вокруг модели, заглаживают поверхность разъема формы, посыпают ее разделительным песком.
Заформованную в почве модель перекрывают опокой н, фиксируя ее положение колышками, вбитыми в почву у стенок опоки, формуют опоку.
Заформованную опоку снимают, отделывают, как верхнюю часть формы. В почве у модели прорезают питатели, удаляют из формы модели.
Опоку по колышкам устанавливают на место, нагружают ее и готовят форму для заливкн.
Правильное нагружение опоки при формовке в почве имеет особое значение. Например, опока, нагруженная малым грузом, при заливке может подняться под действием давления металла, и металл выйдет наружу. Чрезмерный груз на опоке может вдавить опоку в ннжнюю часть формы и поломать ее. Поэтому массу гру -а для крепления формы перед заливкой рассчитывают, исходя из подъемных сил, возникающих прн заливке металла в форму и соответственно массы верхней части формы. По практическим данным, масса груза на опоке должна быть примерно в 3 раза больше массы отливаемого изделия.
Машинная формовка
Архитектурные отлнвки по сравнению с художественными значительно проще, литейные формы для них во многом аналогичны формам обычных машиностроительных отливок. Технологический процесс изготовления форм для таких отливок состоит из следующих основных операций: подготовки модели, установки опоки, заполнения опоки формовочной смесью н уплотнения ее в опоке, извлечения модели из формы, отделки формы, изготовления стержня, сборки и транспортирования формы к месту заливкн.
В настоящее время основные, наиболее трудоемкие и сложные операции изготовления формы механизированы.
Машинная формовка имеет по сравнению с ручной ряд преимуществ. При ручной формовке по одной н той же модели у разных формовщиков могут получаться отливкн разных размеров. Например, более опытный формовщик равномернее уплотняет формовочную смесь в опоке н аккуратнее расталкивает модель при извлечении ее нз формы, поэтому у него получаются более правильные отлнвкн. Кроме того, у одного н того же формовщика в зависимости от его физического состояния (в различное время рабочей смены — в начале, в конце) формы и отлнвки могут быть разными. Формовочные машины дают хороший отпечаток модели, ие требующий отделки формы, большую точность размеров от-
По виду энергии
По способу уплотнения смесн в опоке
По способу удаление модели на формы
Пневматические Механические Гидравлическне Электромагнитные
Прессовые Внбропрессовые Встряхивающие Встряхивающие с допрессовкой Пескометы Пескодувно-прессовые
Со штифтовым подъемом
С протяжной рамкой
С поворотной плитой
С перекидным столом
ливки, сокращают процесс изготовления литейных форм, облегчают труд формовщика, повышают производительность и культуру его труда, позволяют лучше использовать площадь литейного
Классификация машин
Таблица 16
Классификация формовочных машин
В современных литейных цехах применяют различные формовочные машины. Формовочные машины классифицируют по виду энергии, применяемой для приведения в действие машин, способу уплотнения формовочной смеси в опоке и удалению модели из формы (табл. 16).
Формовочные машины различают по маркам, обозначаемым тремя цифрами: первая обозначает группу машины, вторая — тип, третья — порядковый номер. Все формовочные машины, как машины литейного производства, относятся ко второй группе.
Выбор формовочных машин. При выборе формовочной машины учитывают: 1) размеры опок, применяемых для изготовления форм; 2) конструктивные особенности формовочной машины, например для изготовления нижиих полуформ необходимо наличие механизма поворота полуформ; 3) сложность модели и особенности технологического процесса изготовления по ней литейных форм.
Для удобства изготовления форм, снижения трудоемкости и увеличения производительности труда иа рабочем месте устанавливают две или три формовочные машины различных типов. Машины со штифтовым подъемом опоки для формовки верхних полуформ, машины с поворотной плитой для нижних полуформ. При использовании в формах сырых стержней на рабочем месте устанавливают третью машину для изготовления стержней.
Конструкции н работа формовочных машин
Прессовые формовочные машины уплотняют формовочные смесн путем прессования ее в опоке сверху или снизу. Машины с верхним прессованием уплотняют формовочную смесь вдавлива- 230
pec 118. Уплотнение смеси в опоке не формовочной машине с верхнем прессованием нием ее в опоку сверху. Формовочный стол 3 (рис. 113, о), на котором крепится модельная плнта 4% представляет собой поршень 2 прессового цнлнндра 1. Над формовочным столом машины на неподвижной траверсе 8 крепится прессовая колодка 7.
Для изготовления полуформы опоку 5 ставят на модельную плнту стола. Сверху на опоку устанавливают наполнительную рамку 6. Высота рамки должна быть такой, чтобы после прессования формовочная смесь имела необходимую плотность, а уровень ее совпадал с верхним краем опоки. Опоку с рамкой заполняют формовочной смесью, траверсу машниы устанавливают над ойокой так, чтобы ее прессовая колодка была над рамкой опоки с зазором I мм. Подачей воздуха в цнлнндр 1 машины стол с опокой поднимается кверху (рис. 113, б) до упора рамкн в траверсу. При этом прессовая колодка входит в рамку и вы- прессовывает из нее смесь в опоку, уплотняя ее. После выпуска вс Лауха из цилиндра (рнс. 113, в) стол машниы возвращается в первоначальное положение.
Верхнее прессование обеспечивает большую плотность верхних слоев смеси в опоке н меньшую — у модели. Технологически правильнее нижнее прессование, при нем наибольшая плотность формы получается у модели н меньшая — наверху опоки. Эго обеспечивает получение плотной поверхиостн полости формы, чистой поверхности отлнвкн, нормальных условий выхода газов из формы прн заливке.
В настоящее время в литейных цехах применяют пневматические прессовые машины с ннжннм прессованием мод. ПФ-3, ПФ-4 н гидравлические мод 763.
Прессовая машина ПФ-3 (рис. 114) имеет стол / с прессовым механизмом. В станине машины на стойках 3 укреплена неподвижная траверса 2. Ниже траверсы на стойках расположены вращающиеся вокруг стоек два формовочных стола 4 с щетками 5 'для работы на машине одновременно двух формовщиков).
Ряс. 1Н. Формовочная машина с нижним лрессоааиием мод. ПФ-Э
Для изготовления полуформы модельную плиту 4 (рис. 115, а), расположенную на столе /, обдувают сжатым воздухом и опрыскивают разделительной жидкостью. На рамке стола устанавливают опоку 2 и заполняют ее смесью. Выровняв смесь сверху по уровню краев опоки, стол с опокой, поворачивая на стойке 3, устанавливают на позицию прессования (рис. 115, б). Поворотом клапана управления под поршень прессового цилиндра подают сжатый воздух. Поршень, поднимаясь вверх, выпрессоБывает смесь в опоку, уплотняя ее (рис. 115, в). Из прессового цилиндра выпускают воздух, поршень опускается, извлекая модель из формы (рис. 115, г). Стол выводится из-под траверсы в исходное положение, готовую полуформу снимают со стола. Аналогично первой на втором столе машины изготовляют вторую полуформу.
Прессовые машины бесшумны, обеспечивают высокую производительность труда. В настоящее время в литейных цехах при-
Рес. 115. Уплотнение смеси ■ опоке на формовочном машине мод. ПФ-5
F«- Ив- Уплотнение смеем ■ опоев на нстрежинающей формовочное машине
меняются прессовые машины, в которых процесс прессования формовочной смеси в опоке происходит одновременно с вибрацией. Такие машины называют вибропрессовыми. Преимущество внбропрессовых машин — возможность более качественно уплотнять смесь в форме для более сложных изделий. Недостатком внбропрессовых машин яаляется их шум В производстве архитектурных отливок вибропрессовые машины применяют при изготовлении форм для больших деталей.
Встряхивающие формовочные машины механизируют процесс уплотнения смеси в опоке, а соаременные встряхивающие машины, оборудованные дополнительными механизмами, — допрессовку верхних слоев смеси в опоке н удаление модели из формы или снятие формы с модели. На рис. 116 показана одна нз схем встряхивающего механизма. Модельная плнта 1 (рнс. 116, а) крепится иа массивном столе 2, который оканчивается полым поршнем 3 с боковым отверстием 5 для впуска сжатого воздуха. Поршень стола входит в цилиндр 4 основания машины. На уровне с отверстием 5 в поршне имеется отверстие 6 (рис. 116, б) для впуска сжатого воздуха, несколько ниже расположены выхлопные отверстия 7.
Принцип работы встряхивающей пневматической формовочной машины состоит в том, что сжатый воздух, входящий через отверстия 5 и 6 (см. рнс 116, а) в полость поршня, поднимает его на высоту выхлопных отверстий 7 цилиндра (см. рис. 116, б) и открывает их. Сжатый воздух выходит через эти отверстия, давление в цилиндре резко уменьшается, поршень со столом н расположенной на нем опокой, падая, ударяется в торец цилиндра (рис 116, в). В момент удара поршня формовочная смесь, находящаяся в опоке 8 с наполиительной рамкой 9, уплотняется. Поршень стола, вернувшись в прежнее положение (см. рнс. 116, а), открывает входное отверстие 6 для сжатого воздуха, и процесс встряхивания повторяется. Таким образом, с каждым ударом высота уплотпемиоги слоя смеси над моделью увеличивается.
Рже. 117. Встряхивающая формовочная нашим мод, 271 с допрессоваоА ж протяжно А модели:Рже. 117. Встряхивающая формовочная нашим мод, 271 с допрессоваоА ж протяжно А модели:/ — станина; 2 — резервуар для масла; 5 — колонка; 4 — упор; 5 — траверса; 6 — прессовая колодка; 7 — стол; 8 — воздухораспределитель; 9 — коленный клапан; 10 — штифты; II -* штифтолодъеммый механизм/ — станина; 2 — резервуар для масла; 5 — колонка; 4 — упор; 5 — траверса; 6 — прессовая колодка; 7 — стол; 8 — воздухораспределитель; 9 — коленный клапан; 10 — штифты; II -* штифтолодъеммый механизм
Рже. 117. Встряхивающая формовочная нашим мод, 271 с допрессоваоА ж протяжно А модели:
Рже. 117. Встряхивающая формовочная нашим мод, 271 с допрессоваоА ж протяжно А модели:
/ — станина; 2 — резервуар для масла; 5 — колонка; 4 — упор; 5 — траверса; 6 — прессовая колодка; 7 — стол; 8 — воздухораспределитель; 9 — коленный клапан; 10 — штифты; II -* штифтолодъеммый механизм
/ — станина; 2 — резервуар для масла; 5 — колонка; 4 — упор; 5 — траверса; 6 — прессовая колодка; 7 — стол; 8 — воздухораспределитель; 9 — коленный клапан; 10 — штифты; II -* штифтолодъеммый механизм
Степень уплотнения формовочной смеси в опоке зависит от высоты подъема стола машины и числа его ударов. Встряхивающие формовочные машины могут совершать от 150 до 300 ударов в минуту. Необходимое число ударов для уплотнения смеси колеблется от 30 до 60, высота подъема стола от 25 до 80 мм. При встряхивании смесь лучше уплотняется около мо
дели, верхние же слои смеси в опоке требуют дополнительного уплотнения. Дополнительное уплотнение верхних слоев смеси в опоке выполняют вручную или с помощью специальных допрессовочных механизмов, применяемых в формовочных машинах.
Встряхивающая формовочная машина мод. 271 (рис. 117) предназначена для изготовления полуформ по односторонним модельным плитам. Верхнюю и нижнюю полу фор мы из
готовляют обычно на двух рядом стоящих машинах. Встряхивающий и прессовый механизмы машниы располагаются в ее станине, на колонке находится поворотная траверса с прессовой колодкой.
При включении механизма встряхивания сжатый воздух поступает по каналу 6 под поршень 5 цилиндра встряхивающего механизма, поднимает стол 3 с модельной плитой н опокой, наполненной формовочной смесью (рнс. 118, б). Прн подъеме стола открывается выхлопное отверстие 4, вследствие чего давление воздуха под поршнем резко снижается, н поршень со столом падает вниз. В результате удара всей системы о торец цилиндра происходит уплотнение смеси в опоке.
Допрессовка верхнего слоя смеси в опоке производится подачей воздуха через отверстие 8 (рнс. 118, е) под поршень цилиндра I прессового механизма. Стол машины поднимается, смесь в опоке, соприкасаясь с прессовой колодкой траверсы, уплотняется. Для снятия полуформы с модели масло через канал 10 подается под поршень цилиндра штифте подъемно го механизма 9, связанного с траверсой //, н штифты 7 поднимаются.
Процесс изготовления полуформы на машине мод. 271 еле- । дующий.
a ia iP*c. 116. Схема работы формовочной машинымод. 971:
a i
a i
а — насыпке смеса в опоку: б — встряхнваане;
• — допрессовка; a — съем полуформы с модель-ное пакты штифтами
Модельную плиту / (рис. 118, а) обдувают сжатым-воздухом и опрыскивают разделительной жидкостью из пульверизатора.
На модельную плнту устанавливают опоку 2 и наполняют ее формовочной смесью.
Включают механизм встряхивания (см. рис. 118, б) и уплотняют смесь в опоке, после чего смесь в опоке разравнивают, излишек ее срезают, оставляя необходимый слой для допрессовки.
Траверсу с прессовой колодкой устанавливают над опокой. Под поршень прессового механизма подают свежий воздух, производят допрессовку верхнего слоя формовочной смеси.
Траверсу с прессовой колодкой отводят в сторону. Переключают рукоятку воздухораспределителя в положение «Вытяжка» для включения вибратора и подъема штифтов.
Готовую полуформу снимают со штифтов.
Рукоятку воздухораспределителя тавгг в положение •_топ», штифтовой механизм опускз-Угся.
Пескометы. Формовочные машины, механизирующие процесс наполнения опоки и уплотнение в ней формовочной смеси путем забрасывания ее в опоку, называют пескометами. Основная часть пескомета — его метательная головка, схема работы которой показана на рис. 119. Пескометы могут быть стацнонарнымн и передвижными. Стационарный пескомет устанавливают в определенном месте цеха и применяют для набивки опок средних размеров, подаваемых к нему. Пескомет работает более производительно при наличии карусельного многопозн- ционного станка. Такой станок представляет собой вращающийся круглый стол, площадь которого разделена на секторы (позиции).
Каждый из секторов оборудован механизмами и приспособлениями, необходимыми для выполнения определенной операции. Например, на первом секторе на модель устанавливается опока, на втором эта опока набивается смесью, т. е. подводится к головке пескомета, на третьем — из опокн удаляется модель, на последнем — опока снимается для сборки формы Так, вращаясь, стол четырехпознцнонной машины подает под головку пескомета пустые опоки, обеспечивая его бесперебойную работу.
Для изготовления крупных форм (садовые решетки, тумбы, фонарные столбы, колонки, постаменты) чаще всего применяют пескометы консольного типа, приспособленные для обслуживания нескольких рабочих мест, расположенных в одном ряду.
Консольный пескомет (рис. 120) состоит из вертикальной тележки //, верхняя часть которой движется по подкрановому пути /2, а ннжняя — по рельсу 10. В головке пескомета 7 на вал 1 (см. рис. 119), вращающийся от электродвигателя, посажен ковш 2. В процессе работы в головку пескомета по конвейеру 6 беспрерывно подается формовочная смесь. Ковш, частота вращения которого 1500 с-1, отсекает порции поступающей смеси н через выходное отверстие головки выбрасывает ее в опоку 8 Формовочная смесь, движущаяся из головкн с большой скоростью, встречая иа своем пути модель, уплотняется на ее поверхности, постепенно заполняя опоку. Вследствие шарнирного крепления рычагов гидравлического цилиндра 9 подъема и опускания головка пескомета свободно перемещается в горизонтальной н вертикальной плоскостях Формовщик, передвигая головку, может направлять струю смеси в нужное место опокн. Непрерывность подачи смеси 236
Рис, 120. Консольный пескомет 2SDM
на конвейеры 4 н 6 н в головку пескомета обеспечивается цеховым конвейером / через воронки 3 и 5. На конвейер 1 смесь попадает по желобу 2.
Плотность набивки форм нз пескомета зависит от частоты вращения ковша головки пескомета, высоты расположения ее над поверхностью модели н скорости передвижения над опокой.
Благодаря высокой производительности (пескомет уплотняет в час от 5 до 40 м3 смеси), равномерному уплотнению смеси в опоке и экономному расходу электроэнергии пескомет по сравнению с другими формовочными машинами является наиболее удобной формовочной машиной для изготовления крупных форм.
Пескодувные машины. При крупносерийном производстве архитектурных отливок для изготовления стержней применяют стержневые машины, которые по принципу уплотнения смеси в стержневом ящике подразделяют на мундштучные, пескодувные и пескострельные. Наиболее современными являются пескодувные и пескострельные машины, на которых можно изготовлять стержни любой конфигурации. Производительность таких машин более 200 стержней в час. Стержни, изготовленные на пескодувных машинах, отличаются прочностью, чистотой поверхности и хорошей газопроницаемостью.
Принцип работы пескодувной машины состоит в том, что стержневая смесь из пескодувного резервуара вместе с сжатым воздухом вдувается в полость стержневого ящика н уплотняется в нем. На рис. 121 показан принцип работы стержневой песко-
Рис. 121. Принцип работы стержневой пескодувной машины мод. С-21 вРис. 121. Принцип работы стержневой пескодувной машины мод. С-21 вэтическим толкателем 10 подэтическим толкателем 10 под
Рис. 121. Принцип работы стержневой пескодувной машины мод. С-21 в
Рис. 121. Принцип работы стержневой пескодувной машины мод. С-21 в
этическим толкателем 10 под
этическим толкателем 10 под
дувной машины мод. С-216» предназначенной для нзготов^ лбНня стержней в ящиках с горизонтальным разъемом. Изготовляемые на машине стержни массой до 10 кг имеют гладкую поверхность и высо кую точность размеров.
Для изготовления стержня на машине мод. С-216 подготовленный стержневой ящик 2 устанавливают на рабочий сгол / (см рис. 121). В рабо чий резервуар 4 из бункера 7 загружают стержневую смесь, с целью устранения возможности зависания смеси включают вибратор 8. Загруженный смесью рабочий резервуар перемещается из-под бункера по роликовому конвейеру 9 пнев- клапан дутья 5. Рабочий стол
□одни мается до упора сгержнеято ящика в надувную плиту 3 Рабочий резервуар с кареткой лоции маете я до упора в механизм подачи воздуха. Плотность прилегания рабочего резервуара к механизму подачи воздуха обеспечивается решиовым уплотни- гельным кольцом при включении механизма дутья открывается щчбер 6, производится надув смеси в стержневой ящик через надувную плиту 5. После надува смеси стол со стержневым ящиком опускается вниз, ящик снимают со стола, извлекают из него вентиляционные шомпола, при необходимости накалывают до* полиительиые вентиляционные каналы через отверстие для надува. Стержневой ящик раскрывают для удаления стержня. Недостатки ггтскодувных стержневых машин: большой расход воздуха, ис- йользоваиие стержневых смесей только с низкой прочностью в сыром состоянии и сравнительно слабое уплотнение крупных стержней
Более экономичными являются пескострельные стержневые машины По принципу работы пескодувные и пескострельные машины имеют много общего: на тех и других изготовляют стержни путем надува смеси в стержневой ящик сжатым воздухом. Однако пескострельные машины позволяют использовать смеси с цостаточио высокой прочностью в сыром состоянии, что облегчает последующие операции со стержнями до сушки Кроме того, на гмюкострсльных машинах можно изготовлять крупные стержни за несколько выстрелов, т с- заполнять стержмеьлй мшчк лор- цмьмн смеси.
§ 10. Автоматические формовочные линии
В последние годы создано много различных конструкций высокопроизводительных формовочных автоматов и полуавтома- 1дв, обеспечивающих получение форм для отливок массой от 0,1 до 200 кг, производительностью от 80 до 300 форм в час. На базе формовочных автоматов созданы и широко внедряются в литейных цехах автоматические линии. На рис. 122 представлена схема одной из формовочных автоматических линий конструкции НИИтракторсельхозмаш. В процессе работы автоматической лиши опоки после выбивки поступают в распаровщнк /, где верхняя опэка отделяется от нижней. Первая по приводному роликовому конвейеру-накопителю подается на участок 11 формовки верхних полуформ, вторая — на участок / формовки нижних полуформ. Нил£йяя опока по роликовому конвейеру поступает на кантователь 3, переворачивается на 180° (в рабочее положение для формовки) и толкателем 2 подается на формовочный пресс 4 с пневма- тлческим приводом н рычажным усилителем давления. Далее з<)'формованная нижняя опока поступает на кантователь 5, переворачивается на 180° и подается на приводной роликовый кон- аег^р-накопитель 6 для установки стержней. Верхняя опока толкателем 15 подается на аналогичный первому формовочный пресс 14. Готовая верхняя полуформа поступает через кантова- тел'э 13 на роликовый конвейер-накопитель 12 для контроля сгпечатка модели. Нижняя полуформа с роликового конвейера- накопителя 6 толкателем 7 подается в автомат сборки 10. Верхняя полуформа перед сборкой проходит кантователь // и затем поступает в автомат сборки.
Собранные литейные формы проходят по роликовому конвейеру и толкателем 8 подаются на участок заливки 111. Здесь формы автоматически устанавливаются на подоночные плиты, нагружаются грузовыми плитами н заливаются. После заливки грузо-
Ш. Схем* автоматнчесеой формовочной дин ня конструкции НИНтркторсмъ- комвш
Рис. 113, Схема автоматической линии фирмы <Днзаматнк>Рис. 113, Схема автоматической линии фирмы <Днзаматнк>
Рис. 113, Схема автоматической линии фирмы <Днзаматнк>
Рис. 113, Схема автоматической линии фирмы <Днзаматнк>
вые плиты с форм снимаются пневмоприводом. Залитые формы толкателем 9 подаются на роликовый конвейер охладительной ветви (участок /V) Проходя под вентиляционным кожухом» формы охлаждаются и поступают под пресс для выбивкн (участок V). Выдавленная прессом из опок формовочная смесь с отливкой поступает на встряхивающую решетку, где отливка отделяется от смеси. Пустые опоки с решетки поступают на распаровку. Подоночные плиты перед поступлением форм на выдавливание возвращаются на участок заливки.
Производительность автоматической линии 180 форм в час, ее обслуживают (без заливщика и установщика стержней) четыре человека.
На формовочной автоматической линии датской фирмы «Диза- матик» изготовляются небольшие фасонные отливкн из чугуна, стали и цветных сплавов в безопочных литейных формах. Для изготовления форм используют высокопрочные формовочные смеси, прочность которых в сыром состоянии более 100 МПа. Для уплотнения смеси в форме используется пескодувно-прессовый способ.
Литейные формы изготовляются в формовочной камере с модельными плитами 1 и 4 (рис. 123). Камера заполняется формовочной смесью 3 из резервуара 2 под давлением сжатого воздуха. В заполненной формовочной камере смесь прессуется плунжером 5 с модельной плитой 4. После этого модельная плита / отходит и поворачивается. Уплотненная полуформа 6 плунжером 5 проталкивается по плите 7 до соприкосновения с предыдущей полу формой 8 и образует полость формы 9 с литниковой системой 12.
Повторяя процесс изготовления литейной формы, получают непрерывный ряд форм, который заполняется расплавом из ковша 11. Залитые формы поступают на выбивку, где отливкн 10 освобождаются от формовочной смеси. Отливки, полученные на линии, имеют чистую поверхность с минимальным припуском на обработку. Производительность автс магической линии 300 форм в час.
Лесспосадчица
v
VI
.Россия*
V!H
Вопросы для повторения
Канве отливки относятся к архитектурным?
Каковы особенности изготовления форм для архитектурных отливок?
Как изготовляют модели поручней и брусьев?
Как изготовляют форму для садовой решетки?
Для чего при установке стержня в форме применяют жеребейки?
В чем состоит процесс формовки по шаблону?
Какие приспособления применяют при формовке по шаблону?
Как изготовляют литейную форму чаши дли фонтана?
Можно ли формовать по шаблону изделия, имеющие форму овала?
Как изготовляют по шаблону стержни?
Когда я как изготовляют литейную форму в почве?
Что такое машинная формовка, каковы ее преимущества перед ручной формовкой?
Как классифицируют формовочные машины?
Как устроены и работают прессовые формовочные машины?
Как устроены и работают встряхивающие формовочные машины?
Как устроены и работают пескометы?
Каков принцип работы пескодувных стержневых машин?
Какие Вы внаете формовочные автоматические линии?
Ю Зотип В- и.
Глава
ПОДГОТОВКА ФОРМ К ЗАЛИВКЕ
Нанесение покрытий на поверхностиформ и стержней
На поверхности отливок художественных изделий ие должно быть пригара и раковин, поэтому полость формы художественной отливки следует хорошо защищать от действия заливаемого в нее расплавленного горячего металла. Поверхность полости сырых форм для защиты от пригара припиливают порошком древесного угля или графита. Древесноугольный порошок применяют для форм тонкостенных отливок, графит — для форм толстостенных отливок. На стенках сухих форм порошок не удерживается, поэтому на стенки таких форм наносят защитный слой в процессе их сушки в камере сушильной печи. Коптящее пламя смолистого топлива, взаимодействуя с формовочной смесью стенки формы, образует на ней защитный слой, который, не ухудшая четкости сложной поверхности полости формы, препятствует образованию прнгара иа стенках отливки. Полость сырых форм ажурных отливок покрывают таким слоем, подкапчивая их в течение нескольких минут коптящим пламенем смолистого топлива. Под- капчивание поверхности стенок формы в сочетании с ее легким подсушиванием обеспечивает хорошую заполняемость формы расплавом и красивую поверхность отливки.
Архитектурные отливки с менее сложной поверхностью и большей толщиной стенки предохраняют от пригара, нанося на стенки формы слои противопригарного покрытия. В состав покрытий входят вода, графит, древесноугольная пыль и (для увеличения клейкости) небольшое количество связывающих веществ. Наносят их на поверхность формы и стержня кистью или специальными распылителями, после чего формы н стержни подсушивают.
При производстве крупных архитектурных отливок повышают противопригарные свойства формовочной смеси путем введения в нее специальных добавок (каменноугольного и древесноугольного порошков, графита, пылевидного кварца).
Сушка форм и стержней
Прочность форм художественных отливок обеспечивается высоким содержанием глмиы в применяемых для их изготовления формовочных смесях. Для повышения прочности стержневой смеси используют специальные связующие. И в том н в другом случаях высокая прочность формы и стержня достигается после сушки.
При сушке в формовочных и стержневых смесях происходят физико-химические процессы, повышающие их прочность. Глина, иапрнмер, теряя влагу, упрочняется, масляные крепители окисляются, образуя клейкую массу, которая, высыхая, прочно связывает зерна песка в смесн. Смолы и пеки плавятся и при затвердевании скрепляют зерна смеси. В смесях на декстрине происходит процесс клейстеризации. Сульфитная барда образует смолу, обладающую клеящей способностью. Формы, изготовленные из жирных формовочных смесей, обладают плохой газопроницаемостью, так как глииа и влага уменьшают пористость смеси в форме. В процессе сушки большая часть влаги испаряется, при этом пары, расширяясь при нагревании, прорываются через стенки формы и стержня, оставляя в них небольшие каналы, в результате чего газопроницаемость стенок формы и стержня увеличивается. Кроме того, в процессе сушки форм и стержней при взаимодействии с газами, образующимися от сгорания смолистого топлива в топке сушильной печи, на стенках отлагается налет сажи, который защищает их от воздействия заливаемого металла.
Таким образом, в процессе сушки повышаются прочность, газопроницаемость и огнеупорность форм и стержней.
Продолжительность сушкн формы часто равна времени процесса изготовления самой формы, а в отдельных случаях я превосходит его. С целью сокращения процесса получения отливкн осуществляют не сквозную, а поверхностную сушку форм. При сквозной сушке форма просушивается полностью, при поверхностной — на глубину 10—40 мм.
Сушат форму иа месте ее изготовления или в сушильных печах в зависимости от способа изготовления формы и ее размеров.
Сушка форм на месте. Литейные формы больших размеров и формы, изготовленные в почве, сушат обычно на маете переносными сушильными агрегатами и устройствами с источником инфракрасного излучения.
Переносной сушильный агрегат (рис. 124) устанавливают на <?орму. Внутри корпуса 2 печи в топке / сжигается топливо, продукты горения которого (горячие газы) вентилятором 3, установленным в верхней части, прогоняются через выпор в полость формы и подсушивают ее. Наиболее рационально использование инфракрасного излучения специальных электроламп мощностью 250—500 Вт.
Рис. 124. Перевесной сушильный аппарат Рис. 121. Камерная сушильная печь периодического действия
Сушка форм и стержней в сушильных печах. Самым удобным и экономичным способом сушки форм и стержней является их сушка в сушильной печи» представляющей собой камеру с расположенной внутри или сбоку топкой. Горячие газы из топки по специальным каналам или непосредственно проходят в камеру, прогревают и сушат находящиеся в ней формы и стержни. Сушильные печи по конструкции подразделяют на переносные и стационарные, а по принципу действия — на печи периодического и непрерывного действия. При массовом производстве отливок применяют конвейерные сушильные печи непрерывного действия. Загрузку и выгрузку форм и стержней в камеры сушильных печей непрерывного действия производят непрерывно с разных сторон печи. Продвигаясь, формы и стержни проходят различные температурные зоны, обеспечивающие заданный режим сушки.
В тупиковых сушильных печах периодического действия формы и стержни сушат периодически, в момент загрузки н выгрузки сушильная печь не работает.
Для сушки форм и стержней художественных отливок чаще всего применяют тупиковые сушильные печи периодического действия.
На рис. 125 показана камерная сушильная печь, используемая для сушки форм и стержней кабинетных художественных отливок. Кирпичная камера сушильной печи перекрыта сводом, в середине которого расположены два ряда крючков 2 для подвешивания небольших полу форм. Вдоль боковых стен камеры устроены этажерки 3 для размещения полуформ и драйеров со стержнями и кусками форм. Топка / сушила расположена у задней стенки ниже уровня пола. Каналы 5 для выхода газов из печи устроены в углах передней стенки камеры и проходят под полом печи в об- 244
щий дымовой боров 4. Для регулирования иагрева камеры и выхода газов каналы, идущие к общему дымовому борову, перекрыты шиберами, которыми регулируют движение газа в камере. В передней стенке сушильной камеры устроена створчатая дверь, с внутренней стороны покрытая футеровкой из огнеупорной глины. В центре сушильной камеры расположен рельсовый путь 6 с поворотным кругом 7 для ввоза в сушильную камеру вагонетки с крупными полуформамн и стержнями.
После загрузки камеры дверь закрывают, зазоры в ней замазывают глиной и, прикрыв шиберы, разжигают топку. В топливо добавляют мазут для копоти. Горячие газы из топки поднимаются вверх, соприкасаются с поверхностью форм, оставляя на них слой копоти, и вместе с парами испаряющейся из форм влаги уходят в дымовую трубу.
Литейные формы для скульптур сушат в специальных камерных нли ямных сушильных печах периодического действия, работающих на газе. Ямная печь представляет собой кирпичную камеру, расположенную ниже уровня пола цеха и перекрытую съемным сводом. Загрузка и выгрузка форм из ямных печей производится через съемный свод краном. Для сушки небольших стержней применяют сушильные шкафы, обогреваемые воздухом, предварительно нагретым в установленном на шкафу калорифере. Внутри сушильного шкафа находятся решетчатые полки, передние кромки которых прикреплены к дверкам так, чтобы при открытии дверки выдвигалась и полка с расположенными иа ней стержнями.
Процесс сушки форм и стержней осуществляется в три периода. В первый период, постепенно повышая температуру, стержни и формы нагревают медленно, что способствует лучшему их прогреву, без растрескивания. Во втором периоде быстро повышают температуру до максимального значения, что способствует интенсивному удалению влаги с поверхности форм и стержней. Максимальная температура зависит от связующих, применяемых прн изготовлении форм и стержней. При использовании органических связующих она составляет 160—240 °C, при использовании глины — 300—350 °C, при использовании жидкого стекла — 200—250 °C, при использовании термореактивных смол— 300—400 °C. При максимальной температуре формы и стержни выдерживают некоторое время в зависимости от режима сушки, толщины стенки форм и условия передачи теплоты в сушиле. В третий период сушки формы и стержни при полуоткрытом шибере постепенно охлаждают в сушильной камере до температуры выгрузки (50 — 60°С).
Сборка и подготовка форм к заливке
Кусковые формы. Хорошо просушенные полуформы, стержни и части формы (куски) выгружают из сушильной печи и внимательно осматривают их с целью обнаружения возможных по- 245
г
вреждений. С поверхности полуформ, стержней и кусков сметают мягкой щетинной щеткой пыль и золу. Затем в нижиюю полу- форму по знакам укладывают куски, стараясь ие касаться поверхности их лицевой части (отпечатки моделей). Куски небольших форм укладывают вручную, куски форм статуарного литья — используя подъемные механизмы.
Во избежание заливов и больших швов на поверхности отливки при укладке кусков следует добиваться плотного прилегания их друг к другу. Причиной неплотного прилегания кусков в форме может быть плохая очистка знаков или поломка нижней части куска. В собранной нижней полуформе, прочистив каркасную трубку, устанавливают стержень; концы его трубки и поперечника должны располагаться точно в знаках, стержень при этом не должен качаться. В противном случае могут произойти сдвиг стержня и повреждение поверхности верхней полуформы.
При установке стержня следует проверить величину н равномерность просвета между иим и формой (толщину стенки отливки). В условиях единичного производства толщину стеики отливки определяют контрольным перекрытием полуформ. Для этого до установки стержня в необходимых местах полости формы и на стержень (после его установки) устанавливают конуса из мягкой глины, после перекрытия полуформ примятые конуса покажут величину просвета, т. е. толщину стенки будущей отливки.
Особое внимание при сборке формы следует уделять верхней полуформе, в которой куски в процессе удаления модели должны быть приколоты или прикреплены к ее поверхности. При сборке формы необходимо убедиться в надежности крепления полуформ заделать между ними швы с целью устранения возможности проникания в них металла при заливке формы. После установки стержня, проверив каналы литниковой системы, полуформы спаривают. Плотность, прилегания одной полуформы к другой проверяют прокладкой между ними валика пластичной глины по равномерности обжатия валика можно судить о плотности прилегания полуформ.
Чтобы при заливке избежать подъема металлом верхней полуформы, полуформы перед заливкой скрепляют. Для получения хорошей плотности металла в определенной части отливки и резкости отпечатка на ней поверхности модели кусковые литейные формы статуэток заливают в вертикальном положении, располагая наиболее ответственные их части внизу. При этом увеличивается гидростатическое давление металла в форме, что способствует получению четкого отпечатка.
Для заливки в вертикальном положении кусковые формы зажимают на прессе (рис. 126, а). Кусковые формы статуарных отливок заливают в ямах (кессонах). Для скрепления формы пространство между стенкой кессона и формой забивают песком. Формы, изготовленные по выжигаемым моделям, заливают на плацу. Подготовку заливки форм для ажурных отливок начинают 246
а>
Гес. lie. Расположение фор* для ееяевки: д — вертяжально; в — жаклоно: а — ■ стопку
с подкапчивания полуформ. Подогретые полуформы спаривают и устанавливают для заливки. Формы с подоночными щитками располагают на специальных подставках (таганах). Полуформы скрепляют путем установки иа форму груза. Формы с горизонтальной литниковой системой, расположенной с одной стороны ее полости, для лучшего заполнения металлом устанавливают на подставке с небольшим наклоном относительно стояка (рис. 126, б). Литейные формы для отливок типа барельефов с целью экономии площади рабочего места при заливке удобно укладывать в стопку (рис. 126, в).
Формы для архитектурных отливок. Процесс сборки и подготовки таких форм к заливке включает следующие операции: подготовку к сборке пол у форм н стержней, установку и крепление стержней в полуформах, проверку точности их установки, отделочные работы и спаривание полуформ, установку литниковых и выпорных чаш, скрепление полуформ для заливки.
В отличие от сборки форм для художественных отливок сборка форм для архитектурных отливок начинается с подготовки полуформ и стержней, исправления обнаруженных в них дефектов, проверки качества сушки, подготовки места сборки и заливки фэрмы. После окончания подготовительных работ в полуформах устанавливают стержни. Небольшие стержни массой до 15 кг устанавливают вручную, более крупные —с применением подъемных механизмов. Крепят стержни в зависимости от их конструкции и расположения в полуформе жеребейками, подвешиванием в верхней полуформе, прикалыванием, приклеиванием. Правильность установки стержней в форме контролируют шаблонами, кондукторами, стандартными жеребейками.
При заливке в форме и стержне образуется большое количество газов. Несвоевременное удаление их из формы вызовет образование газовых раковин в отливке или повреждение формы н получение соответствующих дефектов в отливке. Поэтому при сборке формы необходимо проверить наличие и качество вентиляционной системы формы и стержня.
В процессе отделочных работ и а поверхности крупных стержней заделывают облицовочной или стержневой смесью углубления
247
для весок, если они расположены на их рабочей части. Зазоры между стержнями заделывают тестообразной пастой. При необходимости на места заделки наносят противопригарное покрытие.
После выполнения отделочных работ пол у формы спаривают по штырям. При спаривании необходимо обеспечить плотную посадку полуформ по поверхности вокруг полости формы, препятствующую прорыву расплава через разъем формы при заливке. Для этого в нижних полуформах крупных сухих форм по периметру полости (на расстоянии 30—50 мм от края) прокладывают валик из мягкой глины. В сырых формах вместо глины на поверхности разъема в нижней опоке подрезают гладилкой песчаный валик.
В зависимости от размеров полуформ спаривание их при сборке производится вручную илн с помощью краиа. В целях увеличения гидростатического давления расплава, поступающего в форму, прн заливке больших форм для архитектурных отливок применяют литниковые и выпорные чаши. На поверхностях небольших и средних форм такие чаши (наращалки) устанавливают над стояком и выпором. Для мелких форм нх делает сам формовщик нз формовочной смеси в небольших рамках- опоках. Для крупных форм литниковые и выпориые чаши изготовляют специально в стержневом отделении цеха.
Вопросы для поиторения
Зачем сушат формы для художественных отливок?
Почему после сушки газопроницаемость и прочность формы и стержней Выше?
Какое значение кроме увеличения прочности и газопроницаемости имеет сушка для форм художественных отливок?
Какие Вы знаете способы сушки форы и стержней?
Б. Когда и каи сушат формы на месте?
Какие Вы знаете виды сушильных печей?
Какие сушильные печи применяют для сушки форм и стержней художественных отливок?
Как устроена сушильная печь периодического действия?
Как протекает процесс сушки форм и стержней в сушильных печах?
Как сушат большие формы для скульптурных отливок?
В чем состоит процесс сборки и подготовки к вал ивке кусковых форм?
Как подготовляют и заливке формы для ажурных отливок?
Как крепят кусковые формы перед заливкой?
В чем состоит процесс сборки и подготовки к заливке форм архитектурных ОТЛИВОК?
Как проверить правильность установленного в форме стержня?
Как крепят перед заливкой формы архитектурных отливок?
Почему формы для кабинетных художественных отливок заливают в вертикальном положении?
Глава
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСПЛАВОВИ ЗАЛИВКА ФОРМ
§ L Плавильные печи
Для приготовления расплавов, применяемых для заливки форм художественных и архитектурных отливок, используют различные плавильные печи. В процессе работы плавильные печи должны обеспечивать получение расплава заданного химического состава, соответствующей температуры и жидкотекучести; минимальный угар расплава и минимальное насыщение его вредными примесями; низкий расход топлива и максимальную производительность. Кроме того, плавильные печи по типу и производительности должны быть приспособлены к режиму литейного цеха.
Наиболее широкое применение нашли вагранки, дуговые и индукционные электрические печи, пламенные и тигельные печи, электрические печи сопротивления. В производстве литья по выплавляемым моделям используют электрические высокочастотные печи.
Вагранки. Для плавки чугуна наиболее удобными являются вагранки, особенно если необходимо иметь значительное количество металла постоянного химического состава. Высокая производительность вагранок объясняется тем, что оии являются печами непрерывного действия.
Вагранка представляет собой шахтную плавильную печь, внутри выложенную огнеупорным кирпичом 2 (рис. 127), снаружи обтянутую сваренным или клепаным металлическим кожухом 10. Печь смонтирована на колонках 7. В опорной плите 4 имеется люк 5, который во время работы вагранки закрывается створчатой дверцей, подпираемой подставкой 6. Дно вагранки, называемое лещадью, набивается огнеупорными материалами с наклоном в сторону отверстия 8 для выпуска чугуна (чугунной летки). В противоположной стороне от чугунной летки, выше ее, устроено отверстие 3 для выпуска шлака (шлаковая летка). Выше шлаковой летки в стенках вагранки расположены сквозные отверстия 9 Для вдувания воздуха —фурмы.
В современных вагранках фурмы делают в два или три ряда, иижние называют основными, верхние — вспомогательными.
a)a)6)6)
a)
a)
6)
6)
Рис. 127. Вагранка без копильника (а) и копильник (6)
Часть вагранки, расположенная ниже фурм, называется горном, а часть вагранки, расположенная выше фурм, — шахтой. Шахта вверху, на уровне колошниковой площадки имеет завалочное окно /. Верхняя часть вагранки заканчивается трубой с искроуловителем //.
Чтобы накопить металл для заливки крупных форм, вагранки делают с копильником 13 (рис. 127, б). Копильник представляет собой дополнительный гори вагранки, пристроенной к ней сбоку, ниже чугунной летки в виде цилиндра, внутри выложенного, как н вагранка, огнеупорным кирпичом. Расплавленный металл, попадая на лещадь вагранки, стекает через переходную летку 8 в полость копильника, откуда по мере накопления через летку 12 выпускается в ковш для заливки. Недостатком вагранок с копильником является снижение температуры металла на 20—25 °C.
Вагранка приспособлена для плавки чушкового чугуна и металлических отходов собственного производства — литников, прибылей и бракованных отливок. Недостатком плавки чугуна в ваграике является увеличение в расплаве серы вследствие перехода ее из кокса.
Шихтовые материалы н их подготовка. Исходные материалы, идущие в печь для плавки, называют шихтовыми материалами, а мерная их доза, идущая на загрузку 250
в вагранку, — колошей. Для получения чугуна в качестве шихтовых материалов в литейных цехах применяют чушковый чугун, чугунный и стальной лом, возврат собственного производства. Материалы для присадки — ферросплавы (ферросилиций, ферромарганец).
Топливом прн плавке чугуна является кокс — продукт переработки коксующихся каменных углей. Кроме металла и кокса в состав шихтовых материалов входит флюс (известняк), необходимый для образования легкоплавкого шлака, с помощью которого из металла удаляются неметаллические включения.
Перед загрузкой в вагранку чушки чугуна ломают на чушко- ломах, крупные куски металлического лома дробят с помощью копров, флюсы измельчают в дробилках. Возврат (литники, прибыли, бракованные отливки) очищают от формовочной смеси в специальных барабанах. Кокс просеивают, чтобы отделить мелкие куски.
Плавка чугуна в вагранках. Подготовку вагранки к плавке производят в следующем порядке.
На лещади вагранки разжигают дрова для сушки ее стенок. После того как дрова разгорятся, на них загружают кокс холостой колоши (слой кокса без металла). Шихту в вагранку загружают с помощью бадьи, вводимой в шахту вагранки через загрузочное окно. Когда кокс холостой колоши разгорится, начинают поочередно загружать металлические, коксовые колоши и флюс до уровня завалочного окна. Такой уровень материалов в шахте вагранки поддерживается до конца плавки. К концу завалки шихты включают вентилятор и подают воздух через фурмы в зону горения. По мере сгорания топливных колош металл в вагранке подогревается, спускается ниже и, попадая в пояс плавления (верхняя часть холостой колоши), плавится. Расплавленный металл, каплями проходя через раскаленный слой холостой колоши, науглероживается за счет кокса и опускается в горн на лещадь. Из горна чугун по мере накопления выпускается через чугунную летку в разливочный ковш. Шлак, получающийся в вагранке от плавления флюса, скапливается в горне на поверхности чугуна и выпускается из вагранки через шлаковую летку.
Для окончания процесса плавки прекращают завалку материала и дают расплавиться ранее загруженному. Затем выключают вентилятор, раскрывают дверки опорной плиты, остатки кокса холостой колоши высыпаются из вагранки, где их заливают водой.
После охлаждения вагранки ее внутреннюю часть ремонтируют: исправляют выгоревшие места огнеупорной кладки, набивают лещадь и готовят вагранку к следующей плавке. Производительность вагранки в зависимости от ее внутреннего диаметра может быть от 3 до 30 т/ч. Расход топлива от 10 до 16 кг на 100 кг расплавленного чугуна.
В последние годы конструкции вагранок были значительно ус-мз»ршенствованы. Созданы и освоены новые конструкции более
экономичных коксогазовых вагранок, вагранок закрытого типа, с очисткой и дожиганием отходящих газов. Для увеличения производительности в вагранках используют подогретое дутье н дутье,
Рве 118. Стадеояаряжя оЯкаи печ» обогащенное КИСЛОрОДОМ.
При заливке форм для архитектурных отливок в целях повышения механических свойств расплава серый чугуи подвергают модифицированию —на желоб вагранки (при выпуске чугуна) из вибрирующего совка подают мелкораздробленный ферросилиций. Такая операция позволяет измельчать пластинчатые включения графита в чугуне, в результате чего прочность чугуна повышается.
Пламенные печи. При производстве крупных художественных отливок для плавки чугуна и цветных сплавов применяют пламенные печи.
Стационарная пламенная печь (рис. 128) представляет собой камеру, кожух которой собран нз литых чугунных плит, укрепленных на стойках. Внутри печь выложена огнеупорным кирпичом. Под печи набивают из кварцевого песка и огнеупорной глины в форме ванны 3, ограниченной передним 2 и задним 5 порогами. Перед передним порогом в печи расположена топка / для сжигания твердого, жидкого или пылевидного топлива. За задним порогом печи расположена труба 6 для отвода дымовых газов. В передней стенке печи перед ванной имеется окно 4 для загрузки шихты. Крупногабаритные материалы закладывают в печь через съемный свод. Расплавленный металл по мере готовности выпускают в ковш через летку.
Пламенные печи могут быть стационарными и поворотными.
Поворотная барабанная печь устанавливается и а роликах, приводимых в движение электродвигателем. Покачивание на роликах позволяет в процессе плавки хорошо перемешивать металл, и за счет использования теплоты стенок сокращать продолжительность плавки.
Преимущество плавки чугуна в пламенных печах — возможность получения перегретого чугуна с меньшим содержанием вредных примесей, использование для плавки крупногабаритного лома. По сравнению с вагранками пламенные печи менее экономичны н менее удобны в работе. Они выдают металл периодически, требуют большего расхода топлива, имеют продолжительный период плавки (4—7 ч) н большой угар металла (5—8 %).
Тигельные печи. По виду применяемой для плавки энергии тигельные печи подразделяются на коксовые и электрические. В производстве художественных отливок тигельные печи нсполь-
Рис. 126. Стационарная тигельная печьРис. 126. Стационарная тигельная печь
Рис. 126. Стационарная тигельная печь
Рис. 126. Стационарная тигельная печь
дуют для плавки бронз и латуней. Тигельные лечи могут быть стацио- нарными и поворотными.
Стационарные печи (рис. 129) устраивают в полу литейного цеха в виде колодца, с одной стороны которого делается небольшая шахта 2 с колосниковой решеткой внизу. Вторая часть 1 колодца служит для уборки золы из-под колосниковой решетки и естественной тяги при плавке. В верхней части шахты имеется дымоход 3. На уровне пола цеха шахта закрывается шарнирной крышкой 5 с противовесом для удобства ее открывания. Материалы для плавки загружают в графитовый тигель 6, установленный на колосниковой решетке шахты печи. Заполненный тигель сверху закры
вают крышкой, предохраняющей металл от воздействия газов, образующихся при горении топлива. После загрузки тигля пространство между стенками тигля и шахты заполняют коксом и разжигают его. Горящий кокс разогревает тигель с материалами и затем расплавляет металл. Для заливки форм тигель с расплавленным металлом извлекают из печи специальными клещами- захватом 4.
В поворотных тигельных печах графитовые тигли закреплены, а металл выливают из тигля при повороте печи иа цапфах.
Тигельные печи работают с естественной тягой или вентиляторами. Преимуществом плавки в тигельных печах является возможность получения расплава однородного состава с малым содержанием серы. Кроме того, тигельные печи, работающие на коксе, просты по конструкция, поэтому не требуется больших затрат на их изготовление. Недостаток тигельной плавки на коксе — высокий расход топлива (30—120 % массы металла), малая производительность (50—150 кг за плавку), высокая стоимость графитовых тиглей.
Электрические печи. Электрические плавильные лечи в производстве художественного литья применяют чаще для плавки бронз и латуней, реже —для чугуна. В производстве машиностроительных отливок электрические печи используют для получения качественного чугуна, идущего на отливки ответственного назначения.
Для плавки чугуна электрические печи используют как самостоятельный плавильный агрегат, работающий на твердой завалке, так и агрегат для доводки до необходимого состава жидкого чугуна, расплавленного в вагранке. Твкой процесс получения 2БЗ
Рис, 130, Дуговая еаеатрняесвая печьРис, 130, Дуговая еаеатрняесвая печьРве. 181. Индукционная -тигельная печь вместимостью 8 тРве. 181. Индукционная -тигельная печь вместимостью 8 т
Рис, 130, Дуговая еаеатрняесвая печь
Рис, 130, Дуговая еаеатрняесвая печь
Рве. 181. Индукционная -тигельная печь вместимостью 8 т
Рве. 181. Индукционная -тигельная печь вместимостью 8 т
расплава с применением двух плавильных печей (вагранка + + электропечь) называют дуплекс-процессом.
Электрические плавильные печи подразделяют иа дугоаые, индукционные и печи сопротивления. Источником теплоты для плавки в дуговых печах является электрическая дуга, возникав ющая между графитовыми электродами и массой металла в печи. Дуговые однофазные электрические печи типа ДМК вместимостью до 1 т с двумя горизонтально расположенными графитовыми электродами применяют для плавки латуни н бронзы.
Дуговая электрическая печь (рис. 130) представляет собой стальной сварной барабан 1 с огнеупорной футеровкой 2 внутри. Барабан опирается на роликовые опоры 4, с помощью которых осуществляется поворот печи для выливания готового расплава. Графитовые электроды 3 вводятся в рабочее пространство печн через торцы.
Шихта для медиых сплавов, чушковый материал, лигатуры, машинный лом н отходы производства загружают в печь через рабочее окно, снабженное желобом для выпуска готового расплава. После расплавления шихты сплав перемешивается, перегревается, доводится до требуемого химического состава и температуры.
Среди плавильных агрегатов периодического действия наиболее экономичны и производительны электрические индукционные тигельные печи промышленной частоты (50 Гц), применяемые в литейных цехах для плавки серого чугуна на твердой завалке. Создаваемое индуктором / печн (рис. 131) электромагнитное переменное поле индуктирует вихревые токи в металле, при этом электрическая энергия переходит в тепловую. Тигель 2 печи футерован массой, состоящей из 48 % кварца (с размером зерен 0,6—1,6 мм) с содержанием SiOg не менее 95 %; 50 % пылевидного кварца КП-3 (с размером зерен 254
Рис. 132. Электрическая печь сопротивления)
1 — форкамеры для исходных шихтовых материалов; 2 — электрические спирали; 3 — металлосборинк; 4 —• шамотная футеровка: 6 — желоб; 6 — роликовые опоры; 7 — механизм поворота печи
не более 0,5 мм) и 1,8 % бориой кислоты. Футеровочную массу приготовляют в смесителе в сухом виде. Набивку тигля производят слоями толщиной 50—70 мм, обеспечивая между ними хорошую связь, после чего футеровку сушат. Шихту в тигель загружают осторожно без ударов о стенку и как можно плотнее, что способствует быстрому расплавлению металла в тигле и уменьшению расхода электроэнергии. Плавку ведут при закрытом тягле. Готовый расплав выливают из тигля в ковш 3 путем наклона печи механизмом поворота 4.
Основными преимуществами индукционной электрической тигельной печи являются возможность более строго выдерживать химический состав металла, небольшой угар металла, не превышающий 2—3 %, и улучшение условий труда.
Электрические печи сопротивления (стационарные н качающиеся) применяют для плавки алюминиевых сплавов. Металл в печах сопротивления плавится теплотой, выделяемой нихромовыми нагревателями, заделанными в фасонные кирпичи стенок печи. Схема устройства качающейся печи сопротивления мод. САН показана на рис. 132.
§ 2. Заливка форм
Разливочные ковши. Для заливки литейных форм применяют ковши различных размеров и форм (рис. 133). В соответствии с существующими нормативами разливочные ковшн делят иа ручные, монорельсовые н крановые.
Небольшие формы заливают ручными ковшами- ложками (рис. 133, а) вместимостью от 16 до 40 кг, переносимыми одним или двумя рабочими с помощью ухватов или специальных носилок-рогачей (рис. 133, 6). Такие, ковшн изготовляют из листовой стали. Для удобства креплений их на носилках и выбнвкн иастылей, образующихся в ковше при работе, они имеют коническую форму.
Ржг, 183. Разливочные ковши
Внутренние стенки ручных ковшей обмазывают огнеупорной глиной н хорошо просушивают. Более крупные ковши такой формы передвигают вручную по подвесным монорельсам илн транспортируют краном. Для заливки крупных форм применяют барабанные ковши (рис. 133, в) вместимостью 400— 800 кг. Ковши подвозят к формам на специальных вагонетках по рельсовым путям цеха илн в специальных коромыслах мостовым краном. При залнвке форм из крупных ковшей нх наклоняют о помощью поворотного механизма со .штурвалом.
Условия заливки. Заливка литейных форм по продолжительности является самой короткой операцией в технологическом процессе получения отливки, однако ее влияние на качество отливкн велико. Брак при залнвке занимает до сих пор значительное место. Недоливы, спаи, пригар, шлаковые и усадочные раковины часто являются следствием неправильной залнвкн.
Качество операции заливки определяется следующими параметрами: температурой расплава при заливке форм, высотой струн металла над литниковой чашей, скоростью заливки расплава в форму. Кроме того, на качество отливки немалое влияние оказывает своевременность залнвкн формы.
Температура расплава обусловливается толщиной стенкн отливкн и размерами ее поверхности. Чем тоньше стенка отливки и больше ее поверхность, тем выше должна быть температура заливаемого в форму металла (табл. 17). Температура расплава прн заливке влияет и на величину его усадкн; чем выше температура, тем больше усадка металла. Поэтому при получении массивных отлнвок температура расплава должна быть минн- 256
Таблица 17
Температура валивкн фор* для художественных отливов
Литейные сплавы
Вид отливов
Толщина стенка отливки, мм
Температуре по оптическому пирометру.
Серый чугун (3,4—3,6 % С,
Тонкостенные, ажур-
2-4
1400
2,2—3,2 Si)
Серый чугун (3,4—3,6 % С,
ныв
Кабинетные
Б—10
1350
2,5—3,0 % Si)
Серый чугун (3,3—3,6 % С, 2,3-3,0 % Si)
Оловянные к фосфористые
Статуарные, архнтен-
10—20
1300
турные Кабинетные
До Ю
1100—1150
бронзы
Алюминиевые бронзы
Статуарные
10—20
Св. 20
1050—1100
1000—1050
Кремнистая латунь
Кабинетные
До Ю
1100—1150
Таблица 18
Понижение температуры расплава при выдержке в ковше
Операции
Вместимость ковша, кг
Понижение температуры. °C
Выпуск вз печи вли перелив из ковша в ковш
—
20—50
Выдержка в течение 1 мин в ковше
50
180
20—40
15—30
300
10—20
11000—2000
5—Ю
I 3000—4000
До 6
мальной. Перегретый расплав перед заливкой в форму охлаждают до требуемой температуры, выдерживая его в ковше (табл. 18). Температуру жидкого металла перед заливкой проверяют
Рис. 184. Оптический пирометр!Рис. 184. Оптический пирометр!1 — объектив: 2 ленный резистор,1 — объектив: 2 ленный резистор,дымчатое стекло; 3 — пере- 4 — лампочка накаливания;дымчатое стекло; 3 — пере- 4 — лампочка накаливания;5 — линза; 6 — красмое5 — линза; 6 — красмоестекло; 7 — окуляр;стекло; 7 — окуляр;8 — гельнин-^метр8 — гельнин-^метртермопарой или пирометром. Оптический пирометр (рис. 134) работает по принципу сравнения цвета нити лампочки накаливания 4 с цветом зеркала расплавленного металла. Для измерения температуры металла смотрят в окуляр 7. Направляя объектив 1 на зеркало расплавленного металла, с помощью переменного резистора 3 и устанавливают
Рис. 184. Оптический пирометр!
Рис. 184. Оптический пирометр!
1 — объектив: 2 ленный резистор,
1 — объектив: 2 ленный резистор,
дымчатое стекло; 3 — пере- 4 — лампочка накаливания;
дымчатое стекло; 3 — пере- 4 — лампочка накаливания;
5 — линза; 6 — красмое
5 — линза; 6 — красмое
стекло; 7 — окуляр;
стекло; 7 — окуляр;
8 — гельнин-^метр
8 — гельнин-^метр
Рис. 135, Модель спиральной пробы для определения жидкотекучести рас* плаваРис. 135, Модель спиральной пробы для определения жидкотекучести рас* плавадля каждого вида отлнвокдля каждого вида отлнвок
Рис. 135, Модель спиральной пробы для определения жидкотекучести рас* плава
Рис. 135, Модель спиральной пробы для определения жидкотекучести рас* плава
для каждого вида отлнвок
для каждого вида отлнвок
такую силу тока, чтобы цает нити лампочки пирометра совпадал с цветом зеркала металла. Температуру определяют по показаниям стрелки гальванометра 8.
Для обеспечения нормальной заливки форм и четкого рисунка на поверхности отливки заливаемый в формы металл должен иметь хорошую жидкотекучесть, которая оценивается обычно по результатам залнвкн специальной пробы (рис. 135). Но повышение температуры чугуна вызывает увеличение пригара на стенках отливки. Кроме того, чем выше температура металла, тем большую жидкотекучесть приобретает шлак и тем труднее отделять его от металла. Поэтому часто приходится подбирать необ
ходимую температуру залнвкн металла, основываясь на практическом опыте.
Высота струн металла прн заливке не должна быть большой во нзбежанне размыва стенок литниковой системы и засорения формы. Высота струи металла над лнтннковой чашей в начале заливкн должна быть не более 50 мм с последующим увеличением до 100—150 мм.
Скорость заливки расплава. Прн залнвке формы следует сразу заполнять литниковую систему и держать ее заполиеиной до конца заливкн. При прерывании заливки или медленном заполнении формы (если литниковая система не заполнена) шлак н грязь нз литниковой чаши стекают в литниковую систему н проходят в полость формы, образуя шлаковые раковины и засоры в отлнвке. Кроме того, медленная заливка формы понижает температуру металла, что влечет за собой брак от недоливки формы и ухудшает резкость рисунка на поверхности отливки. Поэтому необходимая скорость залнвкн формы является одним нз условий получения отливки хорошего качества. Скорость залнвкн зависит от толщины стенки отливки и ее конфигурации. Для обеспечения нормальной скорости заливки форм для тонкостенных отлнвок заливку производят через несколько стояков, применяя специальную литниковую чашу. Во избежание попадания шлака в форму необходимо тщательно счищать его в ковше перед заливкой и в процессе ее. Прн залнвке крупных форм полезно для лучшего удержания шлака поверхность металла в ковше посыпать кварцевым песком. Песок, расплавляясь, образует на поверхности металла корочку, на внутренней поверх- 258
иости которой удерживается шлак. При заливке небольших форм ” посыпка песком не рекомендуется, так как корочка, образовавшаяся на поверхности металла в ковше, во время неоднократных наклонов его (при залнвке последующих форм) ломается н части ее уходят с металлом в форму.
Своевременность заливки формы влияет иа качество отливаемого изделия. Задержка заливки формы может быть причиной отсыревания формы и стержня, подсыхания и обсыпки тонких частей полости формы, вследствие чего в отливке могут | образоваться газовые раковины и засоры. Несвоевременная заливка формы приводит к браку ажурных отливок, так как остывшие после подкапчнвания формы заливаются плохо.
Способы заливки форм. В зависимости от места расположения литейных форм существует несколько способов заполнения их расплавом: и а поду (плацу) цеха, на роликовом или тележечном конвейере. Кроме того, при получении отливок, к которым предъявляют особо высокие требования, в ряде случаев применяют специальные способы заливки: заливку в наклонные и поворотные формы, заливку в автоклаве, заливку в вакууме и в среде инертных газов (аргона, гелия).
Рассмотрим ряд способов заливки литейных форм, применяемых при литье художественных и архитектурных отливок.
Заливку форм на плацу применяют в маломеха- ннзнрованных литейных цехах. Формы для заливки в зависимости от требований, предъявляемых к отливке, располагают иа полу в горизонтальном, наклонном нлн вертикальном положении. В горизонтальном положении (по одной или стопкой) располагают формы архитектурных нлн ажурных отливок. Прн этом формы устанавливают в ряд лнтинковой чашей в сторону литейного прохода. С целью экономии площади цеха формы для небольших отливок (детали архитектурного литья) располагают для заливки в стопку (см. рис. 127, в). На полу, зажатыми в прессе в вертикальном положении (см. рис. 127, а) заливают кусковые формы для статуэток и групп (для увеличения плотности расплава) в нижией части полости формы.
Прн производстве тонкостенных ажурных отлнвок, когда литниковая система расположена с одной стороны, формы заливают в наклонном положении (см. рис. 127, б) для лучшего заполнения расплавом полости формы.
Для обеспечения лучших условий кристаллизации расплавов заливку осуществляют в поворотную форму. С этой целью форму для заливки устанавливают под углом 7—8°, после заливки поворачивают на 90° так, чтобы наиболее массивные части или прибыли располагались сверху.
Заливку форм на роликовом конвейере применяют в литейных цехах со средним уровнем механизации технологического процесса. При этом подготовленные формы поступают на участок заливки по роликовому конвейеру. Под-
решетки, для выбивки стержней — пневматические рубильные молоткн, гидравлические установки.
Вибрационная скоба представляет собой переносной вибрационный механизм, приводимый в действие сжатым воздухом. Он предназначен для выбнакн отливок и формовочной смеси нз опок. Вибрационная скоба накладывается на стенку подвешенной на кране опокн. При включении механизма скоба создает вибрацию, которая передается опоке. От сотрясения опоки формовочная смесь н отливка вываливаются.
Вибрационное коромысло (рнс. 136) — наиболее удобное подвесное устройство, создающее при выбнвке вибрацию опоки с двух сторон. Это обеспечивает равномерное вытряхивание смеси из опок н ускорение процесса выбивки отливки. При выполнении подобной операции участок должен быть оборудован вытяжной вентиляцией с нижним или боковым отсосом.
Для выбивки небольших и средних опок применяют механические выбивные решетки (рис. 137). Принцип работы решетки состоит в том, что она специальным механизмом приводится в колебательное движение, вследствие чего установленная на ней опока подбрасывается н, форма, ударяясь при падении о решетку, разрушается в опоке. Формовочная смесь проваливается вниз на ленту конвейера, отливка остается на решетке.
Выбивка стержней нз архитектур но-художественных отлнвок производится ручным илн механизированным способом. Ручной способ применяют при аыбнвке стержней из кабинетных художественных отливок, имеющих глухие полости. Стержни из таких отливок выбивают с помощью молотка и иглы через отверстие, оставшееся в отлиаке после удаления каркасной трубки. Такой
Рис. 136. Вибрационное жо- ромысло:
1 — коромысло; 2 — вибраторы; 3 — крюки; 4 — цапфы; 5 — опока; 6 — рукоятка подачи сжатого воздуха в вибраторы
Схема выбивной
:сжой решетжи
процесс удаления стержня очень трудоемкий н проходит нормально лишь при хорошей выбиваемости стержневой смеси и правильной установке стержня в форме, при которой каркасная трубка не приваривается к стейке отливки.
При серийном производстве архитектурных отлнвок (колонн, тумб, постаментов) стержни из них удаляют с помощью пневматических рубильных молотков, вибрационных машин и гидравлических установок. Наиболее совершенными выбивными устройствами, исключающими в процессе работы шум и пылеобразование, являются гидравлические установки. Принцип работы такой установки основан на вымывании стержня струей воды в специальных камерах с решетчатым дном н отстойниками, куда стекает вода с песком. К недостаткам способа гидравлической выбивки следует отнести высокую стоимость процесса и необходимость сушкн отливки после удаления стержня.
Обрубка отливок
Выбитая из формы отливка имеет иа поверхности литники, выпоры и прибыли. Кроме того, на ее поверхности могут быть заливы, образующиеся при проникании металла в зазоры между отдельными частями формы. Литники, выпоры и заливы при небольшой нх толщине по сравнению с толщиной стенкн отлнвки удаляют вручную с помощью молотка и зубила, с отлнвок архитектурных изделий и скульптур — пневматическими зубилами.
При производстве художественных отлнвок (тарелкн, вазы, коробкн н др.) возможны случаи, когда толщина питателей равна толщине стенкн самого изделия. Простая обрубка литников с этих отливок может привести к тому, что вместе с питателями отколются и стенкн отлнвок. Поэтому литники у тонкостенных отливок из чугуна н цветных сплавов отрезают ножовкой вручную илн на специальных станках с ленточными пилами.
Очистка отливок
Освобожденные от литников и выпоров отливки подвергают очистке от пригоревшей к нх поверхности формовочной смесн. В зависимости от размеров отливки и сложности ее поверхности применяют несколько способов очистки: ручную, с помощью механических щеток, в барабанах, дробеструйных аппаратах, установках химической и электрохимической очистки.
Ручную очистку применяют для небольших художественных изделий, имеющих сложную поверхность н тонкие стенки. Очистка таких отлнвок производится на специальных столах с металлическими решетками и пылеотсасывающнмн трубами (рис. 138). Очищенный с отлнвок песок проваливается через отверстия решетки в расположенный под ией бункер, нз которого по мере
Рис- 138- Стол дли ручной очисткаРис, 1st. Очистной бдржбм!
отливокJ _ цапфы; 2 — корпус; Л — литые боко
вины: 4 -* подшипники
накопления его удаляют. Для ручной очнсткн отлнвок применяют проволочные щетки различных видов и размеров.
Очистка механической щеткой. Для тонкостенных изделий (ажурных тарелок, кронштейнов, стенок коробочек) наиболее распространенной является очистка круглой проволочной механической щеткой, приводимой в даижение от электродвигателя. Конструкция такой щетки проста. На металлической гумбе высотой 800—900 мм прикреплена плнта с расположенным в центре электродвигателем. На обоих концах вала электродвигателя укреплены тарельчатые проволочные щетки. Прн включения электродвигателя щетки вращаются и счищают песок с поверхности отливок.
Механическими щетками очищают и небольшие кабинетные изделия (настольные бюсты, статуэтки), имеющие на поверхности тонкие украшения, которые прн использовании других способов механической очистки могут быть повреждены.
Очистка в барабанах. Толстостенные художественные н архитектурные отливки, не имеющие на поверхности тонких украшений, очищают в специальных очистных галтовочных барабанах (рис. 139). Для очнсткн отливки закладывают в барабан вместе с чугунными звездочками. Барабан закрывают н приводят во вращение электродвигателем. Прн вращении барабана звездочки, скользя по поверхности отливок, счищают с них песок.
В очистных барабанах можно очищать и тонкостенные отливки. В этом случае отливки в барабане укладывают так, чтобы онн не могли свободно перекатываться во время вращения барабана и ударяться друг о друга. При загрузке между ними укладывают деревянные прокладки, обеспечивающие устойчивость отлнвок прн вращении барабана.
Время очистки художественных отливок в барабанах должно быть точно рассчитано. При продолжительном вращении барабана звездочки могут стереть рисунок на поверхности отливки.
Гидроабразивиая очистка. Для очнсткн крупных художественных и архитектурных отлнвок (скульптуры, колонны, решетки) прн массовом их производстве применяют гидроабразнвную очи- 264
Рмс< 140. Дробеструйный аппаратРмс< 140. Дробеструйный аппаратооРнс. 141. Установи для влежтроиеханмче- ской очистки отливокРнс. 141. Установи для влежтроиеханмче- ской очистки отливок
Рмс< 140. Дробеструйный аппарат
Рмс< 140. Дробеструйный аппарат
о
о
Рнс. 141. Установи для влежтроиеханмче- ской очистки отливок
Рнс. 141. Установи для влежтроиеханмче- ской очистки отливок
стку. Прн этом пригоревшая смесь с отлнвкн смывается струей воды и кварцевого песка под давлением 8—8,5 МПа.
Дробеструйная очистка отливок производится струей сжатого воздуха с чугунной дробью, иаправлеииой на поверхность отливки, установленной в специальном аппарате (рнс. 140). Для очнсткн отлнвкн 3 (типа постамента с открытой полостью) устанавливают в камере 5 на опору 2 н плотно закрывают ее крышкой 4 с резиновой прокладкой. В нижней части камеры воронка 6 заполняется чугунной дробью 1. Сжатый воздух под давлением 0,5—0,6 МПа подается в камеру по шлангу 7 через кран 8- Воздух, проходя через слой дроби, увлекает ее за собой и выбрасывает на поверхность отлнвкн, очищая отливку от пригоревшей смеси.
Химическая очистка — выщелачивание —■ применяется для
очистки отливок, полученных лнтьем по выплавляемым моделям. Отлнвкн помещают в сетчатый барабан, который вращается в ванне с горячим раствором каустика (NaOH) с частотой 15 мни-1, прн этом удаляются остатки керамической оболочки из труднодоступных мест на поверхности отливок. После выщелачивания отливки промывают, помещая барабан в ваниу с горячей водой, содержащей 35 % каустика, в течение 0,5—2 ч, в зависимости от размеров отливок и сложности их поверхности.
Электрохимическая очистка основана на химических реакциях, проходящих в расплаве гидроксида калия или натрия прн пропускании через него постоянного электрического тока напряжением 5—10 В. Электрохимическая очистка отливок производится в специальных установках. В ванну 1 (рнс. 141) наливают щелочь 2, с помощью электронагревателей 3 ванну медленно подогревают до температуры 480—500 °C. Отливку 4 на подвеске
помещают между анодами 5 и выдерживают 15—20 мни до полного удаления воды. Затем штангу подвески устанавливают на токо- приемные призмы; после чего начинается поочередная обработка
отлнвки — сначала анодная, затем катодная (анодная — 3 мин, катодная — 7 мин). Такое чередование производится 2—3 раза и заканчивается катодной обработкой.
Общее время аыдержкн отливок в расплаве щелочи 30 мин. После выдержки отливки охлаждают до температуры 250—300 °C. В качестве электролита для очистки применяют едкий иатр и каустик с температурой плавления 328 °C или смесь (80 % NaOH 4- 20 % КОН), плавящуюся при температуре 246 °C. Электрохимическая очистка обеспечивает высокое качество поверхности отлнвои.
Контроль отливок
Отливки, имеющие дефекты, отделяют от годных. Процесс отбора дефектных отлнвок называют браковкой, различают исправимые и неисправимые дефекты. К исправимому или условному браку относят отливки, дефекты которых легко устранить. К неисправимому нли безусловному браку относят отлнвки, стоимость исправления которых больше, чем стоимость изготовления новой отлнвки.
Брак всегда является причиной снижения рентабельности работы литейного цеха. Он алечет за собой бесполезные затраты средств н времени, увеличивает стоимость выпускаемых изделий.
При производстве художественных отлнвок брак влечет за собой большие затраты, чем при изготовлении обычных отлнвок. Это объясняется сложностью н продолжительностью технологического процесса их изготовления. Кроме того, если брак отливки будет обнаружен только в конце механической обработки, убытки от брака станут еще больше, так как в стоимость отлнвки войдет н стоимость механической обработки,которая для художественных изделий часто превышает стоимость изготовления отлнвки.
Следовательно, отлнвки, начиная с момента нх выбнвки из форм, необходимо тиутгельно осматривать, своевременно выявлять дефектные во избежание дальнейших расходов на нх механическую обработку.
В хорошо организованном производстве с целью предупреждения брака организуется не только контроль отливок, но н контроль исходных материалов лнтейиых форм, пооперационный технологический контроль.
Основные виды дефектов отливоки причины их образования
Для успешной борьбы с браком нужно хорошо знать причины возникновения и способы предупреждения образования дефектов. Рассмотрим несколько основных видов дефектов, наиболее часто встречающихся в отливках художественных изделий.
Газовые раковины — дефекты в виде полостей, образованных выделившимися из металла или внедрившимися в металл га- замн.
Прнчины: 1) слишком высокая степень уплотнения кусков и самой формы, уменьшившая ее газопроницаемость; 2) недостаточная газопроницаемость или чрезмерная влажность формовочной смесн при заливке в сырую форму; 3) недостаточная просушка форм н стержней; 4) неправильное положение пустотелого каркаса стержня, в результате чего при заливке формы в него попадает жидкий металл и преграждает путь выходящему газу; 5) плохая вентиляция толстостенных форм; 6) отсутствие выпоров в формах для массивных отливок.
Усадочные раковины образуются в виде пустот в толстостенных сечениях отливки или утяжки на поверхности.
Причины: 1) неравномерное охлаждение металла в форме; 2) неправильное расположение питателен в форме; 3) высокая температура заливаемого металла; 4) отсутствие в форме прибылей.
Шлаковые и песчаные раковины образуются на поверхности отливки в виде отдельных включений частиц шлака нлн формовочной смесн.
Причины: 1) плохая очистка от шлака поверхности металла в ковше перед заливкой, загрязнение шлаком ковша; 2) неправильная конструкция литниковой системы в форме; 3) размыв формы или плохая очистка ее перед сборкой; 4) засор полости формы.
Спай чаще всего образуется а тонкостенных, имеющих большую поверхность, отливках. Спай в виде полоски, а иногда и сквозной щелн образуется на поверхности отливки, когда струн металла, текущие в разных частях формы, не сливаются друг с другом.
Причины: 1) тонкие питатели, ие успевающие подавать металл в полость формы в нужном количестве. Металл остывает в ее отдельных частях, на его поверхности образуются пленки, мешающие соединению поступающего металла из разных питателей; 2) холодная форма (без подкапчнвання), когда поступающий в полость формы металл быстро остывает, теряя нужную жидкотекучесть; 3) заливка формы через два питателя, если оии расположены слишком далеко друг от друга.
Лишняя масса отливок. Масса отливок получается больше расчетной, а ее размеры больше нормальных. Толщину стенок обычных отливок легко измерить, в отливках же художественных изделий измерить ее трудно нлн вообще невозможно. Поэтому о толщине стенки судят по массе отлнвкн. Увеличенная масса свидетельствует об увеличении толщины стенок отлнвкн.
Причины: 1) слабое уплотнение смесн. Металл, залитый в такую форму, деформирует ее слабые стенки, увеличивая размеры полости; 2) чрезмерное расталкивание модели перед извлечением
ее нз формы; 3) неправильная подрезка тела стержня при изготовлении его в полости формы для отливок статуэток, бюстов и подобных нм изделий с глухой полостью. Чем больше подрезка, тем больше тело отливки и больше ее масса.
Повышенная твердость поверхности, которая затрудняет дальнейшую обработку отливки и требует дополнительных расходов на отжиг.
Причины: 1) несоответствие химического состава чугуна расчетному; 2) повышенная влажность формы, что вызывает быстрое охлаждение металла и отбеливание поверхности чугунной отливки; 3) преждевременная выбивка отливки нз формы, быстрое охлаждение ее на воздухе; 4) уменьшение толщины стенки отливки при перекосе стержня нли сборке формы.
Шероховатость поверхности тонкостенных художественных отливок считается неисправимым браком. Основными причинами шероховатости, нарушающей сложный рисунок поверхности отливки, являются пригар и крупнозерннстость смеси. Восстановление сложной поверхности такой отливки часто обходится дороже, чем повторная отливка изделия.
Причины образования пригара: 1) отсутствие необходимого слоя припыла на поверхности стенок полости формы; 2) плохое качество облицовочной смесн; 3) плохое подкапчивание формы перед заливкой или отсутствие его; 4) плохая просушка формы и ее частей.
Перекос — сдвиг отдельных частей отливки относительно друг друга.
Причины: 1) износ шипов разъемной модели или штырей опоки, неправильная сборка формы, плохое крепление кусков, которые могут сдвигаться в форме при ее переносе н сборке; 2) неправильное расположение моделей на плитах.
Разиостенность отлнвкн появляется прн неправильной установке стержня в форме, слабом уплотнении формы, в том числе ее знаков, неправильном креплении больших и длинных стержней, неправильной сборке форм.
Холодные трещины чаще всего возникают в результате неосторожной выбивки отлнвок из форм н неправильном их транс- портнрованнн. Кроме того, разбить отливку можно в процессе обрубки и очистки. К холодным часто ошибочно относят н горячие трещины, образующиеся в отливке прн ее затвердевании в форме.
Горячие трещины наиболее часто встречаются на отливках нз цветных сплавов и стали.
Причины: 1) неудачная конструкция изделия — наличие резких переходов в сечении; 2) плохая податливость стержня или частей кусковой формы; 3) нер а аномер ное охлаждение частей отливки.
Горячие трещины отличают от холодных по более темной окисленной поверхности излома стенкн.
Вопросы для повторения
Какие Вы екаете способы выбивкк отливок из форм?
Какое оборудование существует для механизированной выбивки отливок?
Почему тонкостенные ажурные отливки следует выдерживать в форме до полного охлаждения?
Как осуществляют обрубку художественных отливок?
Б. Почему питатели от тонкостенных отливок отрезают, а не отламывают?
Как очищают отливки от пригоревшей смеск?
Как происходит очистка отливон в галтовочных барабанах?
Можно л в очищать в галтовочных барабанах тонкостенные отливки?
Как удаляют стержни из отлнвок?
Когда очищают отливки вручную?
И. В чем принцип гидравлической очистки?
Как проводится очистка отливок в дробеструйном аппарате?
Когда к как производится химическая очистка?
Для чего необходим контроль отливок?
Какие Вы знаете виды дефектов художественных отлнвок?
От чего образуются газовые раковины в отливках?
Каковы причины образования шлаковых и песчаных раковин?
Какие причины образования спаи в отливках?
Почему шероховатость поверхности тонкостенных художественных отливок считается неисправимым браком?
Как отличить горячие трещины от холодных?
Глава
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ЛИТЬЯ
Увеличению выпуска и качества отливок в значительной мере способствовало развитие и широкое применение в литейном производстве специальных способов лить я: в коки лн (металлические формы), по выплавляемым н выжигаемым моделям, в оболочковые формы, центробежного, под давлением и др.
Эти способы пока не нашли применения в производстве художественных отлнвок, однако некоторые из них могли бы быть использованы для получения архитектурных отливок и их частей. Следует заметить, что в прошлом в художественном литье как и во многих более сложных процессах производства, существовали секреты, ревностно сохраняемые и передаваемые старыми мастерами лишь по наследству. В отдельных промыслах традиция сохранять технологические секреты дошла и до наших дней н часто является помехой в рас пространен ин опыта н обмена им между отдельными предприятиями.
В известной мере этим объясняется некоторое отставание производства художественных отлнвок в техническом оснащении, использовании прогрессивных способов получения отлнвок, широко известных н применяемых для получения машиностроительных отлнвок.
Литье в кокиль
Литейные формы, изготовленные нз металла, называют кокилями. В отлнчие от разовых форм, которые разрушают после одной залнвки, в одной металлической форме можно получить в зависимости от размеров, сложности н применяемого сплава от 50 до 5000 отливок. Кроме того, прн литье в кокиль повышается чистота поверхности и точность отливок, уменьшается объем нх механической обработки, увеличивается механическая прочность, в несколько раз повышается производительность труда, экономится площадь литейного цеха (не нужны участки приготовления формовочной смеси и изготовления литейных форм). Недостатки литья
Рис. 142. Типы кокилей: а — кытряхной; б — створчатый о вертикальным разъемом; в — о горнэонтальвам разъемом; в — с комбинированным разъемом
в кокиль — высокая стоимость кокиля, ограниченный срок его службы, сложность получения тонкостенных отлнвок вследствие высокой теплопроводности стенок кокиля, быстрая кристаллизация металла отливки.
Технологический процесс получения отливки в кокиле включает следующие операции: подготовку кокиля; сборку кокиля для заливки; заливку кокиля расплавом; удаление отливки из кокиля; обрубку, очистку и при необходимости термическую обработку отливки.
Классификация кокилей. В зависимости от сложности формы отливаемого изделия кокнли могут быть цельными (неразъемными) и разъемными. Неразъемные, нлн вытряхные кокилн, применяют при изготовлении простых по форме отлнвок, удаление которых из кокиля производится вытряхиванием при повороте кокиля на 180°. Вытряхной кокиль для получения деталей ажурной стенки из чугуна показан на рнс. 142, а. Вытряхные кокнлн, конструкция которых обладает большой жесткостью, не коробятся, дают точные по размерам отливки. Прн использовании стержней, облегчающих процесс удаления отливки из кокиля, вытряхные кокили используют н для изготовления более сложных деталей.
Разъемные кокнли применяют для литья более сложных изделий, имеющих части, которые затрудняют удаление отлнвки нз кокиля способом вытряхивания. В зависимости от конструкции отливаемого изделия разъем кокиля может быть вертикальным, горизонтальным н комбинированным. По принципу разъема частей кокнли подразделяют иа створчатые н с параллельным разъемом. На рнс. 142, б представлен створчатый кокиль с вертикальным разъемом для литья винтов герметической дверки отопительного прибора. Половники такого кокиля крепятся шаринрио иа стержне ^, части стягиваются зажимами. Прн от-
лнвке головки винта в знак 2 на разъеме кокиля устанавливают металлический стержень с резьбой, который заливается в отливаемой головке винта.
Кокнлн с горизонтальным разъемом (рис. 142, в) применяют для получения изделий с большими внутренними полостями, так как горизонтальный разъем кокиля позволяет удобно устанавливать в нем стержни.
Кокнлн с комбинированным разъемом используют для лнтья сложных отливок. Для удобства удаления отливок такие кокнли имеют несколько частей, причем часть из них составляют песчаные стержни. Кокиль, изображенный на рис. 142, г, имеет четыре металлические части и два стержня.
Изготовление кокилей. Кокнлн изготовляют из серого чугуна, стали и алюминия способом механической обработки специальных заготовок или литьем (с готовой рабочей поверхностью) в керамических формах. Игольчатые кокнли изготовляют путем сборки из проволочных элементов в специальных опоках.
С целью повышения срока службы кокиля, предохранения его от разъедания расплавленным металлом н приваривания металла к стенкам кокиля, регулирования времени затвердевания отдельных частей отлнвки на рабочую поверхность кокиля наносят слой огнеупорного покрытия (в виде облицовки и краски). Для приготовления облицовки и краски в качестве наполнителей применяют пылевидный кварц, тальк, графит, асбест, в качестве связующих — жидкое стекло, глииу, сульфитиую барду. Для лучшего сцепления со стенкой кокиля в состав облицовки добавляют кремнефторнстый натрий, буру и борную кислоту. Облицовку слоем 0,3—I мм наносят на стенку кокиля одни раз в смену, краску на облицовку — после каждой залнвки. По сравнению с красками облицовки делают более огнеупорными и менее теплопроводными. Стержни, применяемые в кокилях, могут быть песчаными, керамическими и металлическими, сухими или подсушенными. Сырые стержни, имеющие низкую прочность, применяют редко. Для увеличения газопроницаемости металлической формы на ее рабочей поверхности и поверхности стержня делают небольшие риски, на плоскостях разъема — каналы глубиной 0,3—1 мм.
Заливка кокилей. Для лучшего заполнения полости кокиля расплавом его перед заливкой подогревают: прн залнвке чугуном — до 200—400 °C, при залнвке сталью — до 150—300 °C, при залнвке алюминиевыми сплавами — до 200—400 °C. Заливку форм осуществляют через литниковую систему, изготовленную чаще всего в стержне. Вследствие быстрого охлаждения расплава, заливаемого в кокиль, сечение питателей его литниковой системы делают больше, чем сечение питателей литниковой системы песчаных форм, на 25—30 %.
Механизация литья в кокили. Ручные операции технологического процесса литья в кокнлн, трудоемки и выполняются на 272
рис. 148. Пжежмжтжчесжий жожжльный сжмок жовстружцви МВТУ им. Бауман жрис. 148. Пжежмжтжчесжий жожжльный сжмок жовстружцви МВТУ им. Бауман ж
рис. 148. Пжежмжтжчесжий жожжльный сжмок жовстружцви МВТУ им. Бауман ж
рис. 148. Пжежмжтжчесжий жожжльный сжмок жовстружцви МВТУ им. Бауман ж
оборудовании, нагретом до 400 °C. Поэтому в современных лнтей- иых цехах для раскрытия и закрытия кокилей, нанесения на их поверхность облицовочного слоя, установки металлических стержней н удаления отливки применяют специальные механнзнрован- ные кокильные станки.
Привод механизированных кокильных станков может быть пневматическим, электрическим и гидравлическим. На рис. 143 представлен пневматический кокильный станок. На станине 1 станка смонтированы две половины кокиля с вертикальным разъемом: подвижная 4 и неподвижная 2. Подвижная половина кокиля по направляющим 5 перемещается к неподвижной под действием штока поршня пневматического цнлнидра 6. Спаривание половин кокиля производится по штырям 3, установленными в неподвижной половине кокиля.
В серийном производстве применяют высокопроизводительные карусельные установки, конвейерные автоматические кокильные линии. Лнтье в кокилн может быть использовано в производстве мелких художественных отливок нз алюминиевых сплавов, чугунных архитектурных отливок, газонных решеток, головок колонок деталей ажурных стенок и других небольших деталей.
В настоящее время разработан способ литья в кокили и более сложных по форме художественных отлнвок типа небольших статуэток н бюстов нз сплавов с низкой температурой плавления. Залнвка производится в кусковую литейную форму из медного сплава (подобно пресс-форме, применяемой для изготовления выплавляемых моделей). Для заливки формы используют легкоплавкие цинковые сплавы. Готовую отливку извлекают путем разборки формы. Пустотелые художественные отливки несложной формы с полостью, выходящей наружу, отливают в кокилях без стержней способом намораживания металла на внутренней стенке формы.
Центробежное литье
273273Если залить расплавленный металл в полость вращающейся литейной формы, то его частицы под действием центробежных сил будут удаляться от осн вращения формы и, встречаясь со стенкой
273
273
11 Зотов Б. Н.
зонтальноА осью вращения формы для цензонтальноА осью вращения формы для центробежного литьятробежного литья
зонтальноА осью вращения формы для цен
зонтальноА осью вращения формы для цен
тробежного литья
тробежного литья
формы, распределяться по ней, образуя в центре формы полость. Такое явление используется при производстве отливок центробежным литьем. Заливая во вращающуюся форму необходимое количество расплава, можно получить плотную, без газовых раковин н рыхлости пустотелую отливку, не устанавливая в форме стержень.
На рис. 144 показаны схемы центробежной залнвкн форм с вертикальной (с) и горизонтальной (б) осями вращения. Формы (изложницы) для центробежного литья делают металлическими и футерованными. Для их вращения применяют шпиндельные и роликовые машины. На рис. 145 изображена схема роликовой машины с горизонтальной осью вращения.
Цситробежным способом литья получают в основном отливкн, имеющие форму тел вращения (втулки, водопроводные и канализационные трубы, барабаны нз чугуна, стали, бронзы и других сплавов), толщину стенки до 30—50 мм и массу до 45 т.
Литье под давлением
Сущность лнтья под давлением в том, что расплавленный металл при заливке в металлическую форму (пресс-форму) поступает не самотеком, а под давлением до 350 МПа, создаваемым в применяемых для этой цели машинах.
Литьем под давлением можно получать отливки со стенками толщиной до 0,8 мм, практически не требующие дальнейшей механической обработки. Производительность труда при лнтье под давлением по сравнению с другими способами литья высокая. Прн использовании мн ого гнездных пресс-форм получают до 20 000 отливок из цннкового сплава в час. Санитарно-гигиенические условия работы в цехе сравнимы с условиями в цехе механической обработки.
При литье под давлением отливкн испытывают значительные нагрузки прн усадке, плотном обжатни металлических стержней прн снятии со стержней н выталкнваннн из пресс-формы. В связи
с этим применяемые литейные сплавы должны обладать высокой сопротивляемостью к образованию горячих трещин, необходимой прочностью прн высоких температурах, не взаимодействовать с металлом пресс-формы н камер прессования.
Наибольшее применение при литье под дввлением нашли цинковые, алюминиевые, магниевые сплавы, нз медных сплавов — латунь. Цинковые сплавы обладают хорошими литейными свойствами, имеют низкую температуру плавления (400—430 °C), почти не реагируют с металлом пресс-форм и камер прессования. Из алюминиевых сплавоа рекомендуются сплавы марок АЛ2, АЛ4, АЛ9, из магниевых — МЛЗ иМЛ5, из латуней — ЛЦ40С, ЛЦ16К4 и Бронзы, имеющие широкий интервал кристаллизации, для лить А под давлением применять не рекомендуется.V
В последние годы на отечественных предприятиях, используя \ » пресс-формы из сплавов на основе молибдена, осаоилн процесс V, литья под давлением чугуна н стали. Получены чугунные н сталь- ные отливки, по точности размеров не уступающие отливкам, изготовленным литьем под давлением нз алюминиевых, магниевых и
медных сплавов.
Пресс-формы — металлические литейные формы, заполняемые расплавленным металлом под давлением, изготовляют нз хромистых жаростойких инструментальных углеродистых сталей. Пресс-форма состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. Для удобства извлечения отливки из пресс-формы стержни и выступы, образующие внутренний контур отливки, делают в подвижной части. Для увеличения стойкости пресс-формы и снижения прилипаемости металла к ее стенкам рабочую поверхность шлифуют, полируют, хромируют и фосфатируют. В пресс-форме предусмотрена система охлаждения ее рабочей части обдувом сжатым воздухом, а также водой, циркулирующей в каналах, устроенных внутри стенок.
Стойкость пресс-формы определяется числом полученных в ней отлнвок. Средняя стойкость пресс-формы при литье цинковых сплавов 250 000 отлиаок, алюминиевых 80 000, латунных 10 000 отлнвок.
Машины для литья под давлением бывают двух типов: с горячей и холодной камерой прессования. Машины с горячей камерой прессования, принцип работы которых показан на рнс. 146, а, применяют для получения отливок из легкоплавких сплавов на основе цинка, свинца н олова. В машине камера прессования 1 расположена в подогреваемом тнгле 2 с расплавленным металлом. Прн верхнем положении поршня 8 металл в камеру прессования поступает через отверстие 7. При движении поршня 8 вниз он перекрывает входное отверстие и выпрессовывает металл нз камеры прессования по трубе 3 через мундштук 6 в полость 4 пресс-формы. После затвердевания отлнвкн пресс-форма раскрывается, нз ее подвижной части толкателями 5отливка удаляется из пресс-формы. При подъеме поршня 8 в прежнее положение входное отверстие
открывается, металл поступает в камеру прессования для следующей прессовки.
Машины с холодной камерой прессования применяют для изготовления отливок нз сплавов алюминия, меди, магния, стали и чугуна. В зависимости от расположения камеры прессования различают машины с вертикальной и горизонтальной камерами прессования. Принцип работы машины с вертикальной камерой прессования показан на рис. 146, б.
В последнее время широкое применение нашли машины с горизонтальной камерой прессования, позволяющие создавать большие усилия прессования. В современных машинах с горизонтальной камерой прессования при литье алюминиевых и медиых сплавов давление прессования достигает 200—350 МПа. Высокое давление обеспечивает получение плотных отливок. Для увеличения стойкости пресс-формы металл в камеру прессования заливают в полужидком состоянии. Пресс-форма машины состоит из двух частей: подвижной 3, укрепленной на плите 5, и неподвижной 2, расположенной на плите / машины. В подвижной части пресс- формы (рис. 147, а) расположен металлический стержень 4, образующий полость в отливке. Для удаления отливки из пресс- формы в плиту 6 вмонтированы выталкиватели 7.
Процесс получения отливки следующий. После прогрева и смазывания пресс-формы подвижная часть прижимается запорным механизмом к неподвижной. В камере прессования 8 через заливочное отверстие 9 (рис. 147, б) мерным ковшом вручную или с помощью специального дозирующего устройства подается необходимая доза расплава. Включается механизм прессования; при этом плунжер 10 перемещается вперед, перекрывает заливочное отверстие, создает в камере высокое давление, вследствие чего металл проходит через литниковый вход и заполняет полость пресс-формы.
Рис. 147. Схема литья под давлением на машинах с горизонтальной камерой прессованна
После затвердевания отливки подвижная часть 3 пресс-формы отводится вместе с отливкой (рис. 147, я); при этом плунжер /О, продвигаясь вперед, выталкивает из камеры прессования пресс- остаток 11. Плита 6 толкателей, дойдя вместе с подвижной частью пресс-формы до упора 12, останавливается. Пресс-форма, продолжая двигаться до соприкосновения с плитой 6, оставляет отливку 13 на вышедших толкателях (рис. 147, г), с которых она попадает иа приемный конвейер.
Процессы литья под давлением в настоящее время осуществляют на механизированных и автоматизированных машинах с автоматической дозировкой и подачей расплава в камеру прессования, операцией извлечения из пресс-форм отливок и подачей их в штамп обрезного пресса с помощью механических рук, с плавильными печами, с регулированием температуры расплава в раздаточной печи.
Простота процесса литья под давлением дает возможность полностью его автоматизировать.
К недостаткам этого способа получения отливок относятся: сложность и продолжительность процесса изготовления пресс-форм (вследствие чего они имеют высокую стоимость), трудность выполнения отливок со сложной полостью и поднутрениями на поверхности (наличие газовых раковин и рыхлот в стенках отливок).
Применение лнтья под давлением в производстве художественных отлнвок из чугуна пока ограничено трудностью изготовления сложных (с большим числом частей) металлических форм, трудностью получения пустотелых отливок в связи с невозможностью использования металлических стержней.
Литье в оболочковые формы
В настоящее время при массовом производстве отлнвок массой 5—15 кг используют литье в оболочковые формы, основанное на способности термореактивных смол при температуре 100—120 °C расплавляться, обретать свойства клейкой массы, а при дальнейшем нагревании необратимо затвердевать.
Сущность способа заключается в том. что на модельную плиту, нагретую до 200—250 °C, насыпается песчано-смоляная смесь, смола которой под действием теплоты модельной плиты плавится и, связывая песок смеси, образует на поверхности модели полутвердый слой — оболочку. Удалив с оболочки лишнюю смесь, модельную плиту помещают в печь, где при температуре 320—380 °C оболочка окончательно затвердевает. Готовую оболочку в виде пол у формы снимают с модельной плиты. Повторяя процесс, получают вторую полуформу. Полученные полуформы, склеивают, устанавливают в опоке. Засыпав опоку чугунной дробью, подают форму для заливки.
Преимущества литья в оболочковых формах: 1) возможность получения точных, с чистой поверхностью отливок; 2) высокая прочность (150—450 МПа) и малая гигроскопичность форм, что позволяет свободно их транспортировать и продолжительное время хранить, а низкая теплопроводность дает возможность снижать температуру заливаемого металла; 3) формы и стержни не препятствуют усадке отливкн; 4) снижается трудоемкость выбивки и очистки отливок вследствие сгорания связующих в форме и отсутствия пригара на стенках отливки; 5) значительно уменьшаются площадь участка формовки, площади складских помещений для формовочных материалов, так как потребность в последних при литье в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы в 10 раз меньше.
।।Для изготовления оболочковых форм чаще всего используют формовочные смеси, в которых наполнителем является кварцевый песок 1К01 или 1К02 (93—95 %) промытый и прокаленный при температуре 600—900 °C. Б качестве связующего применяют термореактивную смолу — пульвербакелнт (7—5 %). Кроме того, в в смесь в небольшом количестве (0,2—0,5 %) вводят увлажнитель (керосин, глицерин) и до 1,5 % растворителя (ацетон, фурфурол, этиловый спирт).
।
।
Для лучшего съема оболочки с модельной плиты применяют разделительный состав — кремнийорганическую жидкость на 278
Рнс. 146. Изготовление оболочковой формыРнс. 146. Изготовление оболочковой формыбункерным способомбункерным способом
Рнс. 146. Изготовление оболочковой формы
Рнс. 146. Изготовление оболочковой формы
бункерным способом
бункерным способом
основе силиконового каучука, которым опрыскивают модельную плиту перед засыпкой ее смесью.
Для скрепления готовых оболочковых полуформ применяют клей, часто используют пульвербакелит, который засыпают в пазы горячих полуформ, клей на основе жидкого стекла с добавкой пылевидного кварца.
Изготовление оболочковых форм. Оболочковые формы изготовляют несколькими способами: бункерным, рамочным и пескодувным.
На рис. 148 показан процесс изготовления оболочковых форм бункерными способом.
Металлическую модельную плиту (рис. 148, а) нагревают в электрической печи до 200—250 °C (рис. 148, б), покрывают разделительным составом.
Модельную плиту крепят к горловине бункера, заполненного на 2/3 высоты песчано-смоляной смесью (рис. 148, в).
Бункер с модельной плитой переворачивают на 180 °C (рис. 148, а), при этом смесь из бункера падает на горячую плиту. Смола слоя смеси, прилегающего к поверхности модели, плавится, связывает частицы песка, образуя иа модели оболочку. Для формирования оболочки модель выдерживают под бункером 15—25 с в зависимости от требующейся толщины оболочки на модели.
Бункер переворачивает в прежнее положение (рис. 148, д), при этом смесь с нерасплавившейся смолой ссыпается с модели в бункер. На поверхности модели остается полутвердая оболочка смеси толщиной 7—8 мм.
Модельную плиту с оболочкой отделяют от бункера и подают в печь с температурой 320—380 °C на 1—3 мин для окончательного отвердевания оболочки (рис. 148, е).
После сушки плиту устанавливают на стол н о помощью толкателей снимают с нее оболочку (рис. 148, ж), представляющую собой первую полуформу изготовляемой формы.
Освободившуюся модельную плиту обдувают сжатым воздухом, покрывают разделительным составом и, повторяя рассмотренные выше операции, изготовляют вторую оболочку.
Полученные полуформы склеивают, устанавливают в специальную коробку-контейнер, пространство вокруг формы засыпают чугунной дробью. В таком состоянии оболочковая форма подается под заливку (рис. 148, з).
Изготовление стержня. Стержни для оболочковых форм изготовляют сплошными или, как формы, оболочковыми. Оболочковые стержни обладают хорошей газопроницаемостью, при их изготовлении истребуется каркасов, сушки вследствие малой гвдроско- пичности; нх можно продолжительное время хранить на складе. Оболочковые стержни изготовляют путем свободной насыпки смеси в стержневой ящик, а также путем надува, центробежным способом или высадкой (продавливанием смеси через нагретый мундштук).
Для изготовления оболочкового стержня способом свободной насыпки смеси в ящик выполняют следующие операции.
Очищенный металлический стержневой ящик нагревают до 200—250 °C.
Рабочую поверхность ящика покрывают разделительным составом, в полость ящика засыпают смесь.
Засыпанную в ящик смесь выдерживают 20—30 с для образования на его стенках полутвердой оболочки толщиной 7—8 мм.
Излишек смеси из ящика высыпают.
Для окончательного отвердевания оболочки стержня ящик помещают в печь и выдерживают при температуре 350—400 °C в течение 2,5—3 мин.
Готовый стержень извлекают из стержневого ящика путем его разборки.
Процесс получения отливки в оболочковой форме в современных литейных цехах осуществляется на специальных механизированных и автоматизированных установках. Для изготовления полуформ применяют двухпознционный формовочный автомат АКФ-2, модернизированные конструкции той же машины — четырехпозиционную машину АКФ-2М, восьмипозиционный автомат мод. 837. Для изготовления оболочковых стержней путем надува применяют машины мод. 870 и 872, для склеивания оболочек — установки мод. 880—882.
Литье в разъемные керамические формы
Способ изготовления разъемных керамических форм основан иа способности этилсиликатной суспензии затвердевать через некоторое время после добавки в нее водного раствора щелочи. Процесс изготовления форм сводится к следующему.
Рес, И». Изготовление отливок ж разъемных керамических формах
Зернистые материалы (зернистый н пылевидный дистеисилли- маннт, циркон, корунд и пылевидный кварц), имеющие небольшой коэффициент теплового расширения и высокую огнеупорность, загружают для перемешивания в барабан (рис. 149, а). После смешивания наполнитель (из расчета 1 кг наполнителя на 250— 300 см3 раствора этилсиликата) засыпают в бак с гидролизоваи- ным раствором этилсиликата при постоянном перемешивании (рис. 149, б). Полученную смесь доводят до консистенции густой сметаны и добавляют к ней 15 %-ный раствор NaOH, нз расчета 10—12 см” на 1 кг смесн.
После перемешивания полученную суспензию заливают в опоку, в которой установлена модель (рис. 149, в). Когда залитая смесь примет резинообразное состояние, из опоки удаляют модель (в таком состоянии из формы можно удалить модель без повреждения отпечатка, если даже на поверхности модели имеются небольшие поднутрения и выступы). Удалив модель, на поверхности полости формы выжигают спирт, выделяющийся в процессе затвердевания смеси (рис. 149, г). Выжигание спирта вызывает образование на поверхности формы паутииообразиой сетки трещин, увеличивающих газопроницаемость и податливость формы. После выжигания спирта полученную нижиюю полуформу прокаливают. Повторяя перечисленные операции, изготовляют вторую полуформу. Готовые полуформы собирают (рис. 149, д) для заливки.
Для сокращения расхода дорогостоящей этиленликатной суспензии применяют двухслойные формы с облицовочным керамическим слоем. В таких формах дорогостоящую керамическую массу используют только для облицовки, остальную часть формы заполняют смесью иа жидком стекле.
В керамических разъемных формах можно получать отливки большой массы с чистой поверхностью н высокой точностью раз-
Рис. 160. Схема установки для изготовления отливок »аку умным всасыванием
меров. Кроме того, эти формы проще в изготовлении, более прочны. Керамические формы применяют для изготовления художественных отливок несложной конфигурации (бюсты, барельефы, постаменты с растительным орнаментом).
Литье вакуумным всасыванием
Принцип получения отливок вакуумным всасыванием состоит в том, что металл под действием атмосферного давления по специальному металлопроводу входит в литейную форму, установленную в камере с разреженной атмосферой, и заполняет полость формы.
На рис. 150 показана схема установки для получения фасонных отливок вакуумным всасыванием. На плите 2 раздаточной печи 1 устанавливают приготовленную для заливки литейную форму 3. Перед заливкой форму накрывают камерой 4, в которой с помощью насоса 7 через ресивер 6 создается необходимый вакуум (разрежение), вследствие чего металл по трубе 5 всасывается в полость 3 и заполняет ее.
Литье намораживанием
Если в полость формы, приготовленной для заливки, залить металл и через некоторое время, не дав ему затвердеть, вылить из формы, на стенках полости останется слой металла, успевшего закристаллизоваться за время от начала заливки до выливания. Разрушив форму и освободив слой металла от формовочной смеси 282
(если форма была песчано-глинистой), получим пустотелую отливку со стенкой толщиной, равной слою намороженного на стенках формы металла. Толщина стенки отливки зависит от продолжительности намораживания. Такой способ получения отливок называют литьем намораживанием.
В практике художественных отливок литье намораживанием используют прн изготовлении бюстов, имеющих полое основание.
Вопросы для повторения
Какие Вы знаете специальные способы литья?
Что представляют собой кокили?
Как изготовляют отливки в кокиле?,
Как могут быть использованы кокили в производстве художественных и архитектурных отливок?
В чем сущность получения отливок способом центробежного литья?
Какие Вы знаете машины для центробежного литья?
В чем сущность способа литья под давлением?
Какие Вы знаете машины, применяемые для литья под давлением?
В чем сущность способа получения отливок в оболочковых формах?
Каковы преимущества способа литья в оболочковых формах?
На чем основан способ изготовления разъемных керамических форм?
Как изготовляют разъемные керамические формы?
В чем сущность способа литья вакуумным всасыванием и при производстве каких художественных отливон его можно применить?
Как получают отливки способом намораживания и при производстве каких отливок его можно применить?
ОБРАБОТКА И СБОРКАХУДОЖЕСТВЕННЫХ ОТЛИВОК
Значение обработки отливок
Для удобства изготовления литейных форм художественные изделия часто отливают по частям в отдельных литейных формах. Например, статуэтку «Конь с попоной» отливают в виде нескольких частей: корпус койя, хвост, ннжняя часть попоны (накидки) и постамент. Отливки после выбивки из форм имеют иа поверхности следы от питателей, выпоров, швы от соединений отдельных частей формы (кусков), поэтому все части отливки нуждаются в механической обработке.
После обработки отдельно отлитые части собирают, получая целое изделие. Кроме того, при механической обработке на поверхности отливки восстанавливается резкость рисунка модели, так как на отливке он получается обычно слабее, чем на модели или оригинале.
Операции обработки поверхности отливки (чеканка поверхности, соединение отдельных частей отливки на постаменте) выполняют в механическом отделении цеха художественного литья, которое носит название отделение чеканки и сборки отливок.
Процесс механической обработки чугунных художественных отлнвок состоит из следующих операций: отжига отливок; обработки поверхности отдельных частей отливки; чеканки поверхности; сборки деталей на постаменте; шпаклевки и окраски готового изделия.
Термическая обработка чугунных отливок
Художественные отлнвкн из чугуна после выбивки из форм в результате быстрого охлаждения на воздухе приобретают твердую^ (отбеленную) поверхность, трудно поддающуюся механической обработке. Восстановить на отливке четкость рисунка поверхности ее модели — воспроизвести чеканом шерсть на отлнвке коня, волосы иа голове бюста, жилки на листьях цветка — можно только в том случае, если поверхность отливки будет достаточно мягкой.
Для уменьшения твердости поверхности художественные отливки из чугуна подвергают термической обработке — отжигу. Для этого их закладывают в ящик из жаростойкой стали, пересыпая карбюризатором (смесью угля с песком), так, чтобы отливки не касались стенок ящика. Затем ящик закрывают крышкой и для герметичности замазывают огнеупорной глиной. Герметичность ящика необходима для устранения возможности попадания в него воздуха. Кислород воздуха окисляет поверхность отливки, разрушает на ней рисунок, образуя слой окалины.
Ящик с отливками помещают в термическую печь, нагревают до температуры 900—950 °C и выдерживают 2,5—4 ч в зависимости от толщины стенок отливок. Затем медленно, снизив температуру до 450—400 °C, печь открывают и охлаждают отливки вместе с печью до температуры выгрузки (150—100 °C).
Обработка поверхности отливок
Отливки из чугуна после отжига поступают в цех механической обработки. В процессе обработки с отливок срубают или срезают осиовання питателей и выпоров, опиливают швы, получившиеся в результате соединения в форме ее отдельных частей (кусков). Удаляют каркасную трубку стержня, срубают концы поперечника каркаса, удерживающие ранее стержень в полости формы, заделывают вставками из меди нли алюминия отверстия, оставшиеся на поверхности отливки после удаления из нее каркаса стержня. Отверстия большого диаметра не рекомендуется заделывать алюмииневыми вставками, так как прн нагреве изделия в процессе сушки после окраски вследствие разности коэффициентов расширения чугуна и алюминия вставки из алюминия становятся заметными на поверхности отработанной отливки. С помощью напильников различной формы и насечки, специального режущего инструмента (вихровок, изготовляемых из инструментальной углеродистой стали) опиливают и зачищают гладкие поверхности отливки (лицо, руки, другие обнаженные части фигуры и грани гладких постаментов). В последнее время для обработки таких поверхностей успешно применяют электродрель, в патроне которой закреплена специальная фреза.
Обработку деталей художественного изделия начинают обычно с постамента, с проверки на плите его геометрической формы, которая может быть нарушена при его отжиге. Такую предварительную обработку поверхности художественной отливки выполняют, зажимая ее в поворотных слесарных тисках с мягкими нагубииками, во избежание порчи ее сложной поверхности (рис. 151). Технологическим требованием при обработке художественной отливкн является выполнение операций рубки, опиливания и зачистки поверхности отливки без углубления в ее тело. В противном случае возможно нарушение целостности изделия.
Рис. 162. Чеканка отливкиРис. 162. Чеканка отливкиРис. 161. Обработка поверхности отливкиРис. 161. Обработка поверхности отливки
Рис. 162. Чеканка отливки
Рис. 162. Чеканка отливки
Рис. 161. Обработка поверхности отливки
Рис. 161. Обработка поверхности отливки
Чеканка отливок
Каким бы четким не был рисунок поверхности модели в отливке, мы не можем получить его точную копию, он будет всегда слабее. Потеря резкости отпечатка происходит и в процессе изготовления ее литейной формы, и в процессе ее заливки. Потому восстановление четкости поверхности художественной отливки производится в процессе ее механической обработки —• чеканки. Чеканка как операция механической обработки отливкн получила свое название от используемого инструмента — чекана. В процессе чеканки слесарь-чеканщик восстанавливает резкость изображения рисунка на поверхности отливки, вновь воспроизводит фактуру поверхности в тех местах, где она была снята при опиливании питателей, выпоров и швов (рнс. 152). Бытует выражение, что чеканщик вкладывает в художественную отлнвку душу, отливка после его работы оживает. Да, это близко к действительности. Заметьте: отливка кнстн руки без чеканки ногтей мертва, после чеканки оиа оживает. Глаза на лице бюста без чеканки ничего не выражают, после чеканки «смотрят». Поэтому в процессе механической обработки художественной отливки чеканка является сложной и ответственной операцией. Чеканщик должен 286
хорошо владеть инструментом, уметь изготовлять его по рисунку на поверхности отлнвки, знать основы анатомии человека и животных, так как ему нередко приходится исправлять дефекты поверхности изделия, получившиеся при его отливке.
В процессе чеканки каждую деталь поверхности отлнвки обрабатывают специальным, изготовленным для нее чеканом. Например, шерсть чеканят шерстяным чеканом, глаза — глазным, пуговицу — пуговичным, кольчугу — кольчужным н т. д. Поэтому чеканов у чеканщика, как правило, очень много.
Сборка отливок
В процессе сборки обработанные части отливки собирают в одно целое — изделие (рис. 153). Их соединяют друг с другом с помощью знака на одной части и соответствующего гнезда для него в другой. Монтируемая часть удерживается иа основной части отливки с помощью шпильки, вставленной в отверстие, просверленное в гнезде основной части через знак монтируемой. Снаружи головку шпильки и шов между частями хорошо заделывают и прочеканивают под общий фон поверхности отливки. В качестве примера рассмотрим сборку статуэтки «Ермак». Процесс сборки статуэтки следующий:
К обработанному и прочеканенному корпусу статуэтки приделывают руки. Для этого знаки рук хорошо подгоняют в гнездах оснований рук на корпусе.
Ряс, 168. Сборжж отлммм
В гнездах через знаки приставленных рук сверлят отверстия, в которые плотно вставляют шпильки, удерживающие руки на корпусе.
Для установки корпуса на постаменте в подошвах нор сверлят отверстия и нарезают резьбу.
По отверстиям в йогах сверлят отверстия в постаменте.
В отверстия ног ввертываются резьбовые шпильки.
Шпильки корпуса вставляют в отверстия на постаменте и с внутренней стороны постамента крепят гайки.
Отдельно отлитый клинок крепят к корпусу резьбовой шпилькой.
На корпусе клинок соединяют с ремнем проволочными кольцами.
Окраска отливок
Заключительной операцией в технологическом процессе механической обработки чугунных художественных и архитектурных отливок является покрытие нх поверхности слоем краски или коррозионно-стойкого металла. Некрашеная поверхность чугунной отливки имеет некрасивый серый цвет и быстро ржавеет.
Применяют краску следующего состава: 1000 г олифы, 200— 250 г газовой канальной сажи, 30 г свинцового сурика.
Составляющие краски хорошо перемешивают и для получения необходимой вязкости варят при температуре 150 °C. Готовую краску проверяют на температуру воспламенения. Вязкость краски по воронке Нилка 1-го слоя покрытия при окраске вручную 45 с, прн окраске пульверизатором 30 с; 2-го слоя покрытия — при окраске вручную 60 с, при окраске пульверизатором 30 с.
Перед окраской поверхность отливки шпаклюют. Швы, места соединения отдельных частей отливки, небольшие раковины на ее поверхности затирают меловой шпаклевкой, приготовленной на олифе. Прошпаклеванную, просушенную н хорошо очищенную от пыли, оксидов и масляных пятен отливку покрывают слоем чистой высококачественной натуральной олифы (олифу дополнительно нагревают до получения вязкости по воронке Нилка 13— 17 с). После прогрева проолифенную отливку покрывают вручную нли из пульверизатора тонким слоем краски 2 раза. При окраске из пульверизатора вязкость краски должна быть 30 с (по воронке Нилка). Ручная окраска производится малярными кистями. После нанесения каждого слоя отливку сушат в электрическом шкафу при температуре 150—250 °C в течение 30—40 мнн. Температура сушки зависит от температуры воспламенения олифы и должна быть ниже ее на 20—25 °C. Практически отливку сушат до появления иад ней легкой дымки, при этом она приобретает приятный матовый тон.
Иногда художественные отливки вместо краски покрывают слоем цветного металла: меди, никеля, серебра и т. ц. Для этого 285
в ванну с соответствующим раствором опускают электрод из металла, которым хотят покрыть отливку, вторым электродом является сама отливка. К электродам подается постоянный электрический ток. В результате реакции в растворе под действием электрического тока металл осаждается на поверхности отливки. Такой способ покрытия слоем другого металла называется гальваии- чееким.
Вопросы для повторения
Какое значение имеет механическая обработка художественных отливок?
Из каких операций состоит процесс механической обработки отливок художественных изделий?
Для чего перед механической обработкой отливки отжигают?
Как производится отжиг отливок?
В чем заключается процесс предварительной обработки поверхности отливок?
Как называется процесс восстановления рисунка на поверхности отливки?
Как выполняют чеканку отливки?
Как производят сборку художественных отливок?
Для чего окрашивают чугунные отливкн?
Как выполняют окраску художественных отливок?
Каким образом покрывают поверхность отливки слоем металла?
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ В ЛИТЕЙНОМ ЦЕХЕ
На каждом предприятии имеется специальный отдел, занимающийся вопросами техники безопасности, разработкой и внедрением мероприятий, обеспечивающих создание безопасных условий труда. Этот отдел следит за проведением мероприятий, предупреждающих несчастные случаи, за выполнение работающими специальных инструкций, содержащих основные правила безопасной работы.
Выполнение правил техники безопасности начинается на территории предприятия.
Правила поведения на территории предприятия
На территории предприятия выполняются различные работы, транспортируются приспособления и материалы в цеха, готовая продукция на склад, производятся разгрузочно-погрузочные работы.
Для обеспечения выполнения этих работ на территории предприятия работают внутризаводской транспорт, необходимые приспособления и оборудование. Поэтому рабочие литейного цеха и других цехов во избежание несчастных случаев, проходя в свой цех по территория предприятия, обязаны выполнять следующие правила, предусмотренные техникой безопасности:
Обращать внимание на предупредительные надписи, не ходить по железнодорожным путям, чтобы не попасть под движущийся транспорт.
Обходить зону погрузочно-разгрузочных работ, избегать прохода под грузом, переносимым подъемным механизмом.
Курить иа территории предприятия разрешается только в специально отведенных и оборудованных для этой цели местах.
Перечисленные правила техники безопасности являются общими для всех предприятий. Кроме иих каждое предприятие с учетом особенностей профиля производства имеет свои дополнительные правила и инструкции поведения работающих на территории предприятия.
Правила техники безопасности в литейном цехе
До начала работы:
Надеть и привести в порядок рабочую одежду
Осмотреть свое рабочее место, убрать все мешающие и ненужные предметы.
Подготовить и проверить рабочий инструмент, неисправный заменить.
Во время работы:
При формовке по-сырому не допускать чрезмерного уплотнения смеси в опоке, обильного смачивания смеси вокруг модели при ее удалении, установки в форме недосушенных стержней. Следить, чтобы в заформованной опоке было достаточно каналов для выхода паров н газов, образующихся при залнвке металла), Плохая газопроницаемость формы может вызвать выбрасывание металла из стояка при заливке. Брызги металла могут быть при- ^ чиной ожогов работающих вблизи.
Включение подъемного механизма при подъеме опоки краном должно быть согласовано с работой остальных рабочих, занятых на формовке. Несогласованные действия могут быть причиной несчастного случая.
При выполнении работ с помощью мостового крана следить за сигналами крановщика. Запрещается нагружать кран сверх установленной для него грузоподъемности, подтаскивать краном грузы, находиться под поднятым грузом.
Запрещается производить отделку полуформ, поднятых краном, если они не установлены на прочных подставках.
При работе на формовочных машинах проверять надежность ограждения пускового механизма, чтобы предотвратить случайное включение пускового механизма. Нельзя исправлять и смазывать машину во время ее работы.
При формовке иа машинах с подпрессовкой нельзя поднимать стол с опокой, не установив траверсы в рабочее положение. При резком подъеме стола поршень, сорвав ограничитель, может быть выброшен из цилиндра машины.
При формовке на машине с поворотным столом нельзя поворачивать стол, ие убедившись, что опока на ием хорошо закреплена. Плохо закрепленная опока при повороте стола может упасть н нанести травму работающему.
Излишек припыла при сборке сырой формы, попавшие в по- луформы частички нельзя выдувать ртом, для этой цели следует применять ручной мех или пылесос. Крупные частицы из глубоких мест формы удаляют крючком.
При пользовании переносной электрической лампой следует проверять наличие защитной сетки, исправность шнура и изоляционной резиновой трубки. Напряжение в переносных лампах допускается 12—24 В
При скреплении полуформ скобами тщательно проверять прочность их скрепления во избежание падения формы при ее повороте и прорыва металла во время заливки.
Работающие на заливке форм должны иметь одежду, предохраняющую от ожогов, защитные очки, войлочную шляпу. Брезентовые брюки следует носить навыпуск для того, чтобы скатывающиеся брызги металла не могли попадать в обувь.
Нельзя набирать металл во влажный (не просушенный) ковш, удалять влажной счищалкой шлак с поверхности металла в ковше, выливать иа пол и во влажную изложницу остатки металла. В этом случае быстро образующиеся пары разбрызгивают ме!алл, работающие вблизи могут получить ожоги.
13. Выбитую нз форм отливку нельзя брать в руки, не убедившись в том, что она остыла.
По окончании работы:
Привести в порядок свое рабочее место.
Убрать рабочий инструмент, оснастку, приспособления иа отведенное для них место.
Запрещается обдувать одежду и тело сжатым воздухом из шланга.
Указанные выше правила техники безопасности являются лишь самыми общими и не исчерпывают всех возможных причин несчастных случаев в условиях работы конкретного цеха.
Формовщики-лнтейщики должны всегда помнить, что осторожность, предусмотрительность в работе, точное выполнение специальной инструкции по технике безопасности на своем рабочем месте, указания мастера, личная и технологическая дисциплина являются непременными условиями безопасности труда.
Промышленная санитария
Условия безопасной работы в литейном цехе обеспечиваются выполнением следующих правил промышленной санитарии:
При установке в цехе оборудования, приспособлений и форм должна быть предусмотрена ширина односторонних проездов не менее 2 м, ширина общих проходов 1,6 м, ширина проходов для залнвкн форм не менее 1,2 м.
Пол литейного цеха должен быть ровным. Неровности, выбоины и ямы могут быть причиной несчастного случая.
В крыше литейного цеха для обеспечения освещения рабочих мест в дневное время должны быть световые проемы (фонари), которые необходимо регулярно протирать.
Нельзя допускать проникновения влаги через крышу цеха и фонари. Подмокшие формы при заливке кипят, выбрасывая металл из стояка, создавая опасность для работающих.
Литейный цех должен быть хорошо освещен искусственным светом.
На рабочих местах формовщиков художественного литья должно быть индивидуальное освещение. Для просмотра глубоких форм необходимы безопасные электрические лампы напряжением 12 или 24 В. Применение ламп напряжением 120—220 В недопустимо, так как возможно поражение током.
Для удаления пыли и угарных газов, образующихся в процессе сушки, заливки и выбивки литейных форм, в цехе должна быть приточно-вытяжная вентиляция.
Входы и выходы в цехе должны быть устроены так, чтобы не было сквозняков, ведущих к простудным заболеваниям рабочих.
Оказание первой помощи при несчастном случае
Формовщик литейного цеха в процессе работы имеет дело с расплавленным металлом, его тепловым излучением, газами, выделяемыми формами при заливке, с электрической энергией работающего оборудования. В этих случаях несоблюдение соответствующих правил техники безопасности может быть причиной несчастного случая: ожогов металлом, теплового удара, ушибов, отравления угарным газом, засорения и ранения глаз, поражения электрическим током и др. При несчастном случае следует немедленно обратиться в медпункт предприятия нли оказать медицинскую помощь пострадавшему на месте.
Однако до оказания квалифицированной медицинской помощи пострадавшему необходимо оказать первую помощь, приемы которой должен знать каждый работающий в цехе. Для оказания первой помощи на каждом участке цеха должны быть аптечка, носилки и другие необходимые предметы.
Каждый рабочий литейного цеха должен знать следующее:
При ожоге: 1) осторожно обнажить место ожога (снять одежду и обувь); 2) положить на обнаженное место стерильную повязку; смачивать или смазывать место ожога не рекомендуется; 3) направить пострадавшего в медпункт.
При тепловом ударе (перегреве тела): 1) положить пострадавшего в прохладное место без сквозняков; 2) растегиуть одежду; 3) вызвать врача для оказания пострадавшему квалифицированной помощи.
При порезах: 1) обработать рану раствором перекиси водорода; 2) перевязать чистым бинтом. Промывание ран водой не допускается.
При переломах конечностей: пострадавшего осторожно уложить на носнлки и немедленно отправить в медпункт.
При отравлении угарным г а зом: 1) вынести пострадавшего и а свежий воздух; 2) дать понюхать нашатырный спирт, в тяжелых случаях — отправить в медпункт.
При поражении электрическим током: 1) освободить пострадавшего от источника тока; 2) при потере сознания положить пострадавшего на спину, растегнуть одежду; 3) создать приток свежего воздуха; 4) срочно вызвать врача.
При ушибах: 1) на пораженное место тела изложить холодный компресс; 2) если требуется, доставить пострадавшего в медпункт.
При засорении или ранении глаз пострадавшего немедленно отправить к врачу.
Противопожарные мероприятия в литейном цехе
Материалы и оборудование, используемые в технологическом процессе (расплавленный металл, плавильные печи, сушильные агрегаты), создают особые условия пожарной опасности в литейном цехе. Причиной возникновения пожаров в литейном цехе чаще всего является небрежность в обращении с расплавленным металлом и в эксплуатации огнеопасных агрегатов.
Чтобы предупредить возможность возникновения пожаров в литейном цехе, каждый работающий в нем должен строго соблюдать правила пожарной безопасности:
Нельзя разводить огонь и курить в цехе, где изготовляют деревянные модели, в местах хранения горюче-смазочных материалов. Курить разрешается только в специально отведенных н оборудованных для этих целей местах.
Нельзя оставлять на рабочем месте масляные тряпки и другие материалы, которые могут воспламеняться.
Нельзя хранить угольную пыль и ликоподий в больших объемах; в этих случаях они могут самовоспламеняться.
Необходимо следить за исправностью изоляции электропроводки, не допускать ее короткого замыкания и загораиня.
Каждый участок цеха должен иметь приспособления н средства тушения пожара: огнетушители, ящики с песком, лопаты и багры, расположенные иа специальных щитках, стволы со шлангами, хранящиеся в специальных шкафах с обеспечением свободного доступа к и им.
Следить, чтобы проезды и проходы в цехе не загромождались.
Иметь электрическую сигнализацию для вызова пожарной команды.
В литейном цехе должна быть создана добровольная пожарная дружина, которая прн пожаре будет действовать по заранее разработанной инструкции.
Тушение твердых горючих материалов (дерево, бумага, ткани и т. п.) производится с помощью ствола; горючих жидкостей (бензин, керосин, масло) — огнетушителями.
Вопросы для повторения
Каковы задачи техники безопасности?
Какие правила должны соблюдаться на территории предприятия?
Почему нельзя отделывать полуформы в подвешенном состоянии?
Какие правила техники безопасности следует соблюдать при работе на формовочных машинах?
Какие Вы знаете правила промышленной санитарии в лнтейиом цехе?
Каковы правила безопасной работы при заливке форм?
В чем состоит оказание первой помощи пострадавшему от ожогов?
Как оказывать первую помощь при порезах?
Как оказать первую помощь пр в поражении электрическим током?
Какую помощь оказывают при отравлении угарным газом?
Какие Вы знаете правила пожарной безопасности в литейном цехе?
Какие горючие материалы при пожаре тушат из ствола и какие огнетушителем?
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Литейное производство/Под ред. А. М. Михайлова. М.: Машиностроение, 1987. 260 с.
Липницкий А. Н., Морозов И. В. Справочник рабочего-литейщика. М.: Машиностроение, 1976. 375 с,
Матвеенко И. В., Тарский В. Л. Оборудование литейных цехов. М.: Машиностроение, 1985. 397 с.
Небогатое Ю. Н., Тамаровский В. И. Специальные виды литьи. М.: Машиностроение, 1975. 168 с.
Петриченко А. М. Книга о литье. Киев: Техника, 1978. 278 с.
Паршин И. П., Каратии И. М. Выбивка, очистка и обрубка отливок. М.: Высшая школа, 1973. 191 С.
Павтовский Б. В. Каслинский чугунный павильон. Свердловск: Средне" Уральское книжное издательство, 1979. 93 с.
Рубцов Н. Н. История литейного производства в СССР. М.: Машгиз, 1962. 287 с.
Сосненко М. Н. Формовщик машинной формовки. М.: Высшая школа, 1975. 230 с.
Титов Н. Д., Степанов Ю. А. Технология литейного производства. М.: Машиностроение, 1985. 399 с.
Святкин Б. К- Литье в металлические кокили. М.: Высшая школа, 1974. 214 с.
А
Аппарат дробеструйный 265
Б
Барабан очистной 264
Бегуны смешивающие 35—36
Блок модельный 179, 192
Браковка отливок 266
Бронза 46
Бруски 76, 77
В
Вагранки 249—252
Восстановление выплавленного мо
дельного состава 197
Выпор 8!—82
Г
Гвоздь-шпилька 214
Гладилки 76, 78
Глина прокладочная 20
— формовочная 12, 13—14
Гори вагранки 250
Д
Добавки 18
Драйер 51, 112
Дуплекс-процесс 253—254
Ж
Жакет 73
Жеребейка 122—123
Жидкотекучесть 45
3
Заливка с перепуском 81
Знак стержневой 109, 121—122
Зумпф 81
И
Иглы вентиляционные 76, 77
Иголки 76, 78
К
Каркас стержня ИЗ, 154
Кисти 76, 77
Клей стержневой 20—21
Ковши разливочные барабанные 256
— — ручные 255—256
Кокиль 270
Колоша 251
Компаунд 58
Комплект модельный 51
Копильник вагранки 250
Коромысло вибрационное 262
Крепители 15—17
Л
Ланцеты отделочные 76, 78
Латунь 46—47
Ликвация 45
Линейки 76, 77
Лнсса классификация 14, 15
М
Масса отлнвкн лишняя 267
Материалы формовочные 8
— шихтовые 250
Машины формовочные:
встряхивающие 230—233
пескодувные 237—238
прессовые 230—233
Метр усадочный 59
Мецючкн для припыла 76, 77
Модели восковые 57, 195—196, 201—
204
— гипсовые 56—57, 61—64, 175—178
— деревянные 54—55, 58—60
— для пустотелой отливки 54
— металлические 55—56, 60—61
— неразъемные 52—53, 91—95
— парафино-стеарнновые57, 188—192. 195—196
— пенополистироловые 57—58
— пластмассовые 58
— пустотелые выплавляемые 205—207,
— разборные 171—173
— разъемные 53, 97—101
— с отъемными частями 53, 101—102
Молотки деревянные 76, 77
О
Окраска моделей 60
—■ отливок 288—289
Опока 70
— крановая 73
— ручная 71
— съемная 73—74, 107—108
— фальшивая 104—106, 135—136, 137—138
— фасонная 72
Освежение формовочной смеси 37
Оснастка литейная 51
Отделение выбивки 7
— модельное 7
— обрубки и очистки 8
— плавильное 7
— подготовки формовочных материалов 7
— стержневое 7
— чеканки и сборки 284
П
Пасты противопригарные 19
Перекос частей отливки 66, 268 Пескомет 236—237
Пескосып с кипящим слоем 194-—195
Песок разделительный 20
— формовочный 10—12, 13
Печь пламенная 252
— сушильная горизонтальная барабанная для песка и глины 21—22 для прокаливания форм 199 камерная периодического действия 244—245
ямиая 245
тигельная 252—253
— электрическая 253—255
Пирометр оптический 257
Питатель 81, 87, 88—89
Плита модельная 64
двусторонняя 65
монолитная 66—67
односторонняя 65
реверсивная 65—66, 172
сборная 66, 67—68
— подмодельная специальная 106
Плита-обратник 105
Подготовка отработанной смеси:
дробление 24
регенерация 25—26
сепарация магнитная 24—25
— свежих формовочных материалов: просеивание 23—24
размол 23
сушка 21—23
Подкапчиванне 134, 242
Подутость 92
Подчеканка полости формы 94—95, 139. 152—153
Подъемы 76, 77
Покрытия противопригарные 19, 242
Постель 226
Пресс-форма 160
Прибыль 62—83
Припуск на механическую обработку 52
усадку 52
Припылы 18—19
Проводки 76. 78
Продолжительность охлаждения отливок 261
Промодель 66
Пудры модельные 19—20
Р
Разностеиность отливок 268
Раковины газовые 267
— песчаные 267
— усадочные 82—83, 267 — шлаковые 267
Регенерат 25
Решетка выбивная механическая 262
С
Свойства формовочной смеси, газопроницаемость 27, 37—39 газотворная способность 27—28 долговечность 28—29 огнеупорность 28 однородность 28 пластичность 26—27 податливость 28 прочность 26, 39—41
Связующие 12—17
Силумины 47
Система литниковая верхняя 85 горизонтальная 84 сифонная 84—85 ярусная 85—86
Сита 75, 76
Сито механическое качающееся 35, 36 Скоба вибрационная 262 Смесь формовочная 6 Солдатик 96
Состав разделительный 278 — формовочных материалов зерновой 9 —морфологический 9 химический 9—10 Составляющая глинистая песка 11, 41—42
Спай 267
Сплав 44
Сплавы алюминиевые 44, 47, 59 — медные 44, 46—47
Способы заливки форм 259—260 — крепления отъемных частей модели 53
Статуэтка 155—156
Стержень 109
Стол для ручной очистки отливок 264 Стояк 81, 86 Суспензия 193—195
Т
Твердомер 92
Твердость поверхности отливок повышенная 268
Трамбовки 75, 76
Трещины горячие 268
— холодные 268
У
Уклон формовочный 51
Усадка линейная 45
— объемная 28, 45
Условия заливки форм 256—259
Установка для сушки песка в кипящем слое 22
электромеханической очистки отливок 265
Ф
Формовщик 6
Формы многократные 8
— разовые 8
Фракция песка основная 11
Фундатора метод 86—87
Фурмы вагранки 249
X
Ход литниковый 81
Ц
Цех литейный 7
Ч
Чаша литниковая 80—81
Чеканка моделей 61, 189—190
— отливок 286—287
Чугуи высокопрочный 48—49
— древесноугольный 49
— ковкий 49—50
— серый 47—46, 59, 252
Ш
Шаблон внутренний 60- 220, 223
— вращения 63
— наружный 220, 222—223
— протяжной 61, 220, 222—223
Шахта вагранки 250
Шероховатость поверхности отливки 268
Шлакоуловитель 81. 86
щ
Щетки 76, 78
Щиток модельный 59
Я
Ящик стержневой 68
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение-•4
Гхава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМОВКЕ И ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ 6
Формовка 6
Литейный цех и технологический процесс производства отливок ......7
Формовочные материалы и ик свойства 8
Основные формовочные материалы . . .10
Вспомогательные формовочные материалы 17
Подготовка исходных формовочных материалов 21
Формовочные смеси и их свойства 26
Разновидности формовочных смесей 29
Стержневые смеси . . - .. , 33
Приготовление формовочных смесей ..........34
$11. Испытание формовочных смесей 37
Вопросы для повторения.. . 42
Глава 2. ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ, 44
Общие сведения . . .44
Литейные свойства сплавов 44
Применяемые литейные сплавы 46
Вопросы для 'повторении 60
Глава 8. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ . -51
Модельная оснастка ....51
Модели и требования, предъявляемые к иим ......51
Виды моделей 52
Материалы для изготовлении моделей .........54
Изготовление моделей. г . . .58
Модельные плиты.......64
Изготовление модельных плит ............66
Стержневые ящики......68
Опоки....,....«.«.•...-70
Формовочный инструмент ...............75
Вопросы для повторения...........78
Глава 4. ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ 80
Литниковая система, ее назначениеиустройство. . . *80
Типы литниковых систем *83
Расчет литниковой системы......86
Подвод металла в полость формы...........88
Вопросы дли повторения 89
Глава 5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ..........90
Формовкапо-сырому 90
Формовкапо неразъемной модели 91
Формовкас нижним болваном 95
Формовка с верхним болваном....*,,96
Формовка по разъемной модели.. . . ,97
Формовкапо модели с отъемнымичастями.......101
Формовкас подрезкой 102
Формовкас фальшивой опокой 104
Формовкасо специальной подмодельнойплитой....106
Формовкапо модельной плите 107
Формовка в съемных опоках 107
Вопросы для повторения 108
Глада 6. СТЕРЖНИ И ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЕ 109
Стержни и требования,предъивлиемые к ины . .. . ..109
Классификация и видыстержней ....•!.♦....110
Способы изготовления стержней .......,«<.. Ill
Изготовление стержнейв ящиках . . . . . . . 112
Изготовление стержнейв модели ............116
Скоростное изготовление стержней ...........117
Вопросы дли повторения...... . . . ,119
Глава 7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ СО СТЕРЖНЯМИ 120
Подготовка стержней.........120
Способы крепления стержней в форме ,. . .121
Вопросы для повторения . . .. ... 126
Глава 8. ФОРМОВКА В ТРЕХ И БОЛЕЕ ОПОКАХ 126
Формовка в трех опоках .126
Формовка с перекидным болваном ,, ........ .128
Формовка в четырех опоках . . .129
Вопросы дли повторения 133
Глава 9. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ ДЛЯ АЖУРНЫХ ОТЛИВОК 133
Особенности отливок и форм 133
Формовка по моделям с односторонним и двусторонним ажуром 135
Изготовление форм дли цепочек 140
Вопросы для повторения 143
Глава 10 КУСКОВАЯ ФОРМОВКА 144
Сущность кусковой формовки 144
Кусковая формовка по-сырому .............145
Кусковая формовка по-сухому 148
Изготовление форм для бюстов 150
Изготовление стержни в полости формы .........154
Изготовление форм для статуэток ..155
Кусковая формовка в стержнях ............169
Формовка по разборной модели 171
Вопросы для повторения 173
Глава 11. ФОРМОВКА ПО ГИПСОВЫМ МОДЕЛЯМ ,175
Способы формовки по гипсовой модели . ....,,,.175
Формовка с рамкой .176
Формовка по гипсовой модели с подрезкой болваиа ...177
Вопросы для повторения . . . ,--178
Глава 12. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ОТЛИВОКПО
ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ 179
Сущность способа .. .179
Пресс-формы и их изготовление 180
Модельные составы .,.» , * ..166
Изготовление моделей 188
Изготовление керамических оболочек .,.,,,.,,193
Выплавление моделей.......195
Формовка оболочек 197
Прокаливание форм.........199
Вопросы для повторения .. . .200
Глава 13 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ ДЛЯ СКУЛЬПТУР ......201
Формовка по восковой модели. . . . 20!
Формовка по пустотелой выплавляемой модели. . , . .205
Кусковая формовка с глиняной рубашкой 207
Кусковая формовка в опоках .. . . .208
Вопросы для повторения 211
Глава 14. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ ДЛЯ АРХИТЕКТУРНЫХ ОТЛИВОК 213
Особенности аркитектурныхотливок 213
Изготовление форм для решеток 213
Изготовление форм для брусьев и поручней 216
Изготовление форм для колонок . . . .218
Формовка по шаблонам 220
Формовка в почве . . . . ................226
Машинная формовка . . . .229
Классификация формовочных машин230
Конструкции н работа формовочных машин ......230
Автоматические формовочные линии239
Вопросы для повторения . . .. . .24!
Глава 15. ПОДГОТОВКА ФОРМ К ЗАЛИВКЕ . . .242
Нанесение покрытий на поверхности форм и стержней 242
§ 2. Сушка форм и стержней 243
§ 3- Сборка и подготовка форм к звлнвке 245
Вопросы для повторения-. .246
Глава 16. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСПЛАВОВ И ЗАЛИВКА ФОРМ 249
§ I. Плавильные печи . . 249
§ 2. Залквка форм 255
Вопросы дли повторении . 260
Глава 17. ВЫБИВКА И ОЧИСТКА ОТЛИВОК 261
§ I. Выбивка отливок из форм , . . 261
Обрубка отливок 263
Очистка отливок 263
Контроль отливок 266
Основные виды дефектов отливок и причины нх образования 266
Вопросы для повторения 269
Глава 18 СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ЛИТЬЯ 270
Литье в кокиль 270
Центробежное литье 273
Литье под давлением 274
Литье в оболочковые формы 278
Литье в разъемные керамические формы . . 280
Литье вакуумным всасыванием 282
Литье намораживанием'. 282
Вопросы для повторения 283
Глава 19. ОБРАБОТКА И СБОРКА ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ОТЛИВОК 284
Значение обработки отливок ,, • • •284
Термическая обработка чугунных отливок ........284
Обработка поверхности отливок .. . .285
Чеканка отливок 286
Сборка отливок .. .287
Окраска отливок .. .288
Вопросы для повторении . 289
Глава 20. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ В ЛИТЕЙНОМ ЦЕХЕ 290
Правила поведения на территории предприятия .....290
Правила техники безопасности в литейном цехе..,,.29!
Промышленная санитария .. .292
Оказание первой помощи при несчастном случае..,,.293
Противопожарные мероприятия в литейном цехе .....294
Вопросы для повторения ., .295
Список рекомендуемой литературы 296
Приложение. Образцы художественных отливок (вкладка I—VIII стр.) Предметный указатель 297
}УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Борис Никитич ЗОТОВ
ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ЛИТЬЕ
Редактор О. И. Скворцова
Художественный редактор И. К. Капралова
Оформление художника И. К. Капраловой
РТехнический редактор Т. И. Андреева
Корректор Л. Я- Шабащова
ИБ № 5723
Сдано в набор 22*05.87. Подписано в печать 18.08.87, Т-14964.
Формат 60х90х/1е. Бумага кн. жури Гарнитура литературная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 19,5 (в т. я. 0.5 вклейка)
Усл. кр.-отт. 19,5. Уч.-над. л. 20.85 (в т. ч 0,45 вкл ) Тираж 60 000 экэ.
Заказ 142 Цена 85 к.
Ордена Трудового Краевого Знамени издательство «Машиностроение»,107076, Москва, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография Nt б ордена Трудового Красного ЗнаменнЛенинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении СоколовойСоюзполнграфпроыа при Государственном комитете СССРпо делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
305