Фосфор – вредная примесь. Он растворяется в феррите, упрочняет его, но снижает вязкость при пониженных температурах, т.е. вызывает хладноломкость.
Технологическая часть
Последовательность изготовления отливки:
1. Разработка технологического процесса.
2. Разработка чертежа отливки.
З. Плавка.
4. Изготовление стержневой смеси, стержней, форм.
5. Изготовление оснастки.
6. Получение отливок.
7. Заливка форм сплавом, сборка форм.
8. Термическая обработка отливок.
9. Контроль отливок (керосиновая проба).
Выбор положения отливки в форме
Положение отливки при заливке выбирается в зависимости от способа формовки, устройства литниковой системы, величины припусков на обработку, размера опок и т. д. Выбор правильного положения формы при заливке оказывает решающее влияние на качество отливки и по существу предопределяет разъем формы и весь технологический процесс формовки.
При разработке технологического процесса формовки надо руководствоваться следующими правилами.
1.Отливка в форме должна быть расположена так, чтобы наиболее
ответственные части, подвергающиеся механической обработке, находились в нижней части формы
2.Отливки, имеющие форму тел вращения (цилиндровые гильзы,
барабаны, шпиндели и др.) с обрабатываемыми наружными и внутренними поверхностями, должны заливаться вертикально или центробежным способом.
3.Отливки из сплавов с большой усадкой необходимо заливать
в положении, обеспечивающем направленное затвердевание металла,
а верхние части отливки питать прибылями.
4.Плоские плиты и диски, а также тонкостенные отливки необхо-
димо заливать в наклонном положении.
5.Форма при заливке должна иметь такое положение , при котором стержни можно было бы устанавливать в форму легко и без крепления. Следует избегать применения подвесных стержней с односторонней посадкой, а также длинных, тонких, недостаточно закрепленных горизонтальных стержней.
Проектирование литниковых систем и прибылей
Литниковая система представляет собой ряд соединенных в определенной последовательности элементов — каналов и предназначена для заполнения форм металлом, а прибыли служат для питания отливок в процессе кристаллизации. Иногда прибыль может быть связана конструктивно с литниковой системой.
Правильная конструкция литниковой системы должна обеспечивать: непрерывную подачу по кратчайшему пути сплава в форму; спокойное и плавное ее заполнение; улавливание шлака и других неметаллических включений; не вызывать местных разрушений формы из-за большой скорости и неправильного направления потока металла; создание направленного затвердевания отливки; минимальный расход сплава на литниковую систему.
Литниковая система включает, как правило, следующие элементы:
1) стояк — вертикальный канал, соединяющий литниковую чашу
(воронку) со шлакоуловителем;
2) шлакоуловитель — горизонтальный трапецеидальный канал,
соединяющий стояк с питателями;
3)питатель — горизонтальный канал, соединяющий шлакоуловитель с отливкой;
4)выпор — вертикальный канал, расположенный на самой верхней части отливки или сбоку; он служит для отвода газов из формы и
наблюдения за ходом заполнения формы.
Оснастка
В комплект линейной технологической оснастки входят модели, модельные плиты, стержневые ящики, опоки и т.д. модели - приспособления для получения в формовочной отпечатков полости, соответствующих наружной конфигурации отливок. Размеры модели делают больше, чем соответствующие размеры отливок, на величину линейной усадки сплава, которая составляет для углеродистой стали 1,8...2%.
Модели могут быть деревянными или металлическими. Стержневые ящики для изготовления стержней обеспечивают равномерное уплотнение смеси и быстрое извлечение стержня. Как и модели, стержневые ящики имеют литейные уклоны, при назначении их размеров учитывают величину усадки сплава и припуска на механическую обработку. Стержневые ящики делают из таких же материалов, что и модели.
Опоки - прочные рамы различной формы, предназначенные для изготовления литейных полуформ из формовочных смесей, соединяют опоки штырями.
В единичном и мелкосерийном производстве применяют координатные модельные плиты, устанавливаемые на стол формовочной машины. Координатная металлическая плита имеет большое число отверстий, что позволяет быстро устанавливать и закреплять деревянную модель на плите с помощью штырей.
Изготовление стержневой смеси и стержней
Стержневая смесь - многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления стержней. Формовочные и стержневые смеси должны иметь хорошую пластичность, текучесть, газопроницаемость, выбиваемость, термохимическую устойчивость, непригораемость и т.д.
Изготовления стержней
1. Гидролиз. 15% - раствор концентрир. (3% от объёма этилсиликата), ацетон 12, 6%. этилсиликат 77. 6%
2. Суспензия. Песок - кварц 33% с мариалитом 87%, кислая вода Н20+НСI - 9,8%, гидролизированный раствор этилсиликат - 30%.
Стержни из жидкой самотвердеющей смеси изготавливают путём заливки. Извлекают стержни из ящика через 10-40 мин. после чего из него выжигается органическая составляющая. Затем стержни термически упрочняют.
Стержни, затвердевающие в стержневом ящике, имеют большую точность.
Состав формовочной смеси
Формовочная смесь - это многокомпонентная смесь формовочных материалов (формовочные материалы совокупность природных и искусственных материалов).
Песок - основной исходный материал для формовочных смесей, наиболее часто используют кварцевый песок, в основном состоящий из SiO2, обладает высокой огнеупорностью, прочностью, твёрдостью, термохимической устойчивостью.
В смесях для стального литья в качестве противопригарной добавки используют пылевидный кварц, в формовочные смеси часто вводят 6% влаги в качестве связующего материала жидкое стекло и др. вещества - коллоидные растворы органических веществ, такие добавки повышают не только прочность; в результате их выгорания увеличиваются также газопроницаемость и податливость смесей.
Газопроницаемость смеси увеличивается с применением песка с однородными размерами зёрен и с уменьшением в ней содержания глины. Пластичность смеси улучшается с повышением в ней (до определённого предела) связующих материалов и воды, а так же песка с мелким зерном.
Облицовочная смесь
Кварцевый песок – 67%, оборотная смесь – 26%, жидкое стекло – 5%, глина – 2%, влага (сверх 100) – 6%.
Наполнительная смесь
Оборотная смесь – 94%, глина – 6%, влага (сверх 100) – 6%.
Изготовление литейной формы
Разовая песчаная форма пригодна только для одной отливки, при выемке готовой детали форму разрушают.
Форму изготавливают из формовочной смеси. Сначала с помощью модели формируется нижняя полу форма. для этого модель устанавливают на модельную плиту, потом устанавливается опока и на ней накопительная рамка, высота которой соответствует степени уплотнения формовочной смеси в форме, в рамку и опоку засыпают формовочную смесь и уплотняют её. Затем опоку переворачивают на 180° . Далее формуют верхнюю полуформу, ставят вторую опоку, засыпают в неё формовочную смесь и уплотняют. Поднимают верхнюю полу форму и удаляют из неё модели. метод уплотнения - пескомет.
Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливок, формы и стержни покрывают тонким слоем противопригарных материалов, после чего стержни устанавливаются в полуформы и полуформы собирают. Точное соединение опок обеспечивают при помощи тщательно обработанных стальных штырей и центрирующих отверстий в приливах опок.
Для того чтобы при заливке не произошёл подъём верхней опоки статическим давлением металла, её скрепляют с нижней опокой при помощи скоб.
Заливка металла
Металл в литейную форму заливают расплавом через литниковую систему. Она обеспечивает непрерывное поступление расплава в форму, предотвращает разрушение формы. Попадание шлака и воздуха. Для получения отливок без усадочных раковин и пористости. которые могут образовываться вследствие уменьшения объёма расплава при его затвердевании, применяют прибыли, которые размещают в тех частях отливки, где усадка проявляется наиболее значительно.
Заливку производят не прерывая струю, во избежание слоев, после заливки и охлаждения металла в форме до требуемой температуры отливку из неё удаляют (выбивают), при этом форма разрушается.
Обрубку, т.е. удаление литников, прибылей и дефектов проводят на дисковых и ленточных пилах, газовой и электродуговой резкой, пневматическими зубилами и др.
После выбивки отливок из формы на их поверхностях остаётся пригоревшая формовочная смесь и заусенцы, которые очищают. Отливку в дальнейшем подвергают термической обработке. Вид ТО зависит от вида сплава, применяемого для получения отливки.
Термическая обработка
Для стали 25Л - нормализация, которая заключается в нагреве до температуры на 50˚-70˚ и охлаждении на спокойном воздухе, но лучше использовать с обдувной вентиляцией.
Нормализация, обеспечивая полную перекристаллизацию структуры, приводит к получению высокой прочности стали, т.к. ускорении охлаждения распад происходит при более низких температурах.
После нормализации углеродистых сталей образуется ферритно-аустенитная структура. При ускоренном охлаждении, характерном для нормализации, доэвтектоидный феррит, при прохождении температурного интервала Аr3 - Аr, выделяется на границах зёрен аустенита и не успевает образовать равноосные зёрна, поэтому кристаллы феррита образуют сплошные или разорванные оболочки вокруг зёрен аустенитно-ферритной сетки.