Литье в песчано-глинистые формы, оборудование и оснастка

            Для получения более чистой  поверхности применяют одинарные  или двойные рубанки. 

            Рубанками с двойными резцами  обрабатывают торцовые и долевые  поверхности заготовок. 

            Плоскости длиной более 300 мм, когда нужно получить плоскую  поверхность изделия, строгают  фуганком. Устройство фуганка аналогично  устройству рубанка. 

2.Формовочные  материалы и смеси. 

2.1.Общие сведения. 

Формовочными  материалами называются материалы, применяемые  для изготовления литейных форм и стержней. Формовочные материалы  разделяют на исходные формовочные  материалы, формовочные и стержневые смеси, вспомогательные формовочные  составы. 

Исходные формовочные  материалы делятся на две группы:1) основные — огнеупорная основа смеси (кварцевый песок и т. д.), связующие  материалы (глина, различные смолы, другие связующие вещества); 2) вспомогательные, например различные добавки (уголь, древесная мука, торф и т. д.), придающие  формовочной или стержневой смеси  определенные свойства. 

Формовочные и  стержневые смеси приготовляют из исходных формовочных материалов и из отработанных смесей (смеси, бывшие в употреблении). Состав смесей зависит от назначения, способа формовки, рода заливаемого  в форму металла. 

Вспомогательные формовочные составы ‑ это материалы (краски, клеи, замазки), необходимые для отделки и исправления форм и стержней. 

2.2.Свойства формовочных  смесей. 

Для получения  качественных форм, стержней и годных отливок формовочные и стержневые смеси должны обладать технологическими свойствами, отвечающими определенным требованиям. 

Для хорошего уплотнения формовочной смеси в опоке  большое значение имеет пластичность смеси ‑ способность деформироваться под действием приложенных внешних усилий или собственной массы, что обеспечивает получение отпечатка модели или заполнение полости стержневого ящика. Пластичность формовочной и стержневой смеси зависит от свойств составляющих смеси и применяемых связующих. Например, смесь с масляным связующим обладает большой пластичностью; песчано-глинистые смеси имеют небольшую пластичность. 

Литейная форма  должна обладать достаточной прочностью, чтобы при сборке, транспортировке  и заливке металлом она не разрушалась. Поэтому и формовочная смесь  должна обладать определенной прочностью ‑ способностью сопротивляться разрушению под действием нагрузки. Прочность формовочной смеси зависит от зернистости песка, влажности, плотности и от содержания глины или связующих в смеси. С увеличением плотности, уменьшением размера зерен песка, увеличением глиносодержания прочность смеси возрастает. 

Сыпучесть смеси  влияет на зависание ее в бункерах, на заполнение и равномерность распределения  смеси при засыпке в опоку, качество и длительность перемешивания  смеси в смесителях. С сыпучестью связана комкуемость ‑ способность смеси образовывать комки. Сыпучесть и комкуемость зависят от прочности связей песчинок в местах контакта. Начальная (насыпная) плотность смеси повышает равномерность уплотнения формы. Поэтому смесь должна иметь хорошую сыпучесть ‑ минимальную комкуемость. 

Большое значение имеет поверхностная прочность ‑ сопротивление поверхностного слоя формы или стержня истиранию. Поверхностная прочность характеризуется осыпаемостью. 

В процессе заливки  и охлаждения отливки стенки формы  нагреваются металлом до высоких  температур, равных практически температуре  металла, поэтому формовочные материалы  должны обладать высокой огнеупорностью. Это одно из главных требований, предъявляемых к формовочным  материалам. 

Огнеупорность ‑ способность смеси сопротивляться размягчению или расплавлению под действием высокой температуры жидкого металла ‑ зависит от огнеупорности составляющих смеси и количественного их соотношения. Чем больше примесей в песке и глине, тем меньше огнеупорность формовочных и стержневых смесей. Чем крупнее песок и чем меньше в нем примесей, пыли и больше кремнезема, тем более огнеупорна смесь. 

В процессе заливки  формы металлом органические материалы, входящие в состав формовочной смеси (связующие, опилки), сгорают и выделяют газы, влага испаряется и образует большое количество паров. Способность  смеси выделять газы при заливке  называется газотворностью. Она определяется количеством газов, выделяющихся из 1 кг смеси. Образующиеся газы, пары и  воздух стремятся выйти из формы  через поры формовочной смеси. Поэтому  она должна иметь достаточную  газопроницаемость. 

Газопроницаемость ‑ свойство смеси пропускать через себя газы – зависит от качества и количества глинистых составляющих и кварцевого песка. Чем больше песка в формовочной смеси и чем он крупнее, тем выше газопроницаемость смеси, и наоборот. Газопроницаемость зависит также от формы зерен песка, влажности, наличия пыли, угля, степени уплотнения и т. п. Чем больше пыли в песке, тем меньше газопроницаемость. При быстром газообразовании и недостаточной газопроницаемости смеси давление газа превышает давление залитого металла, и газ стремится выйти из формы не через смесь, а через металл. В этом случае в отливках могут появиться и газовые раковины. 

В процессе затвердевания  и охлаждения размеры отливки  уменьшаются вследствие усадки металла. Однако форма препятствует усадке, в результате в отливке могут  возникать напряжения и появляться трещины. Поэтому формовочная смесь  должно обладать податливостью ‑ способностью сокращаться в объеме и перемещаться под действием усадки отливки. 

Высокая прочность  и газопроницаемость формовочной  смеси обеспечиваются однородностью  – равномерным распределением в  формовочной смеси составляющих компонентов в результат тщательного  перемешивания. 

Формовочные и  стержневые смеси должны обладать минимальной  прилипаемостью к модели или стержневому  ящику, что зависит от содержания влаги, связующей добавки и ее свойств. Прилипаемость смеси повышается с увеличением количества жидкости в смеси. Сульфитно-спиртовая барда  увеличивает прилипаемость смеси, масляные связующие уменьшают ее. 

Гигроскопичность—способность  формовочной и стержневой смеси  поглощать влагу из воздуха ‑ зависит от свойств связующей добавки. Стержни, изготовленные из смесей на сульфитной барде, обладают большой гигроскопичностью. Поэтому собранные формы с такими стержнями нельзя выдерживать перед заливкой металла, в противном случае увеличивается брак по газовым раковинам. 

Долговечность ‑ способность смеси сохранять свойства при повторных заливках. Чем долговечнее смесь, тем меньше добавляют в отработанную смесь свежих формовочных материалов при ее переработке. Освобождение отработанной смеси от пыли, введение свежего песка и глины позволяют восстановить свойства смеси. 

 Выбиваемость  — способность стержневой смеси  легко удаляться при выбивке  ее из охлажденной отливки ‑ зависит от количества песка, глины и вида связующего в стержневых смесях. 

2.3.Приготовление  формовочных и стержневых смесей. 

Формовочные и  стержневые смеси приготовляют из свежих песчано-глинистых формовочных материалов, добавок и отработанной смеси. В  зависимости от массы отливок  расход формовочных смесей колеблется от 500 до 1300 кг, а свежих материалов от 500 до 1000 кг на 100 кг годных отливок. 

Технологический процесс приготовления формовочных  смесей складывается из следующих основных операций: 1) предварительной обработки  свежих формовочных материалов и  добавок; предварительной обработки  отработанной формовочной смеси; 3) приготовления смеси из предварительно подготовленных свежих и отработанных формовочных смесей, добавок и  связующих. 

Предварительная обработка свежих формовочных материалов включает операции сушки песка, тонкого  измельчения каменного угля, просеивания  песка и угля. Отработанная смесь  перед повторным использованием охлаждается, разрыхляется, подвергается магнитной сепарации и просеивается. 

Сушка песка  и глины производится в различных  печах(трубчатых, вертикальных и горизонтальных) и на плитах. Наиболее распространены вертикальные и горизонтальные сушильные  печи. Вертикальные печи применяют  для сушки кварцевых и малоглинистых  песков. Для жирных же песков и глин их не применяют вследствие налипания  материалов на диски и плужки. Широкое  применение находят установки для  сушки песка в кипящем слое. В механизированных цехах песок  и глину сушат в барабанах  с водяным охлаждением песка  после сушки. Свежий песок сушат  при 250°С. Производительность таких  сушил от 5 до 20 т/ч и выше. 

В последнее  время стали применять установки  с сушкой песка горячим воздухом. Песок из бункера загружают в  трубу, в которую снизу подается воздух, нагретый до 200—250° С. Сырой  песок увлекается вверх со скоростью 15—17 м/с и быстро высыхает. Производительность установки может доходить до 15 т/ч  сухого песка. 

Сухую глину  размалывают и просеивают до порошкообразного состояния. Глину размалывают в  бегунах или же в шаровых мельницах. Тонкое размельчение глины и каменного  угля достигается в шаровых мельницах. Шаровая мельница представляет собой  металлический барабан, футерованный стальными плитками с зазорами между  ними. Глину или каменный уголь  загружают в барабан через  воронку. При вращении барабана стальные шары, находящиеся внутри него, размалывают  глину или уголь. Размолотый материал проваливается через зазоры между  плитками и просеивается через сито. Готовый материал высыпают из барабана. Производительность шаровых мельниц 100—8000 кг/ч. 

Вместо сухой  глины часто применяют глинистую  и глиноугольную эмульсию (раствор  глины или глины и угольного  порошка в воде). При использовании  эмульсии глину и бентонит можно  не сушить и не молоть, в связи  с чем отпадает ряд операций по подготовке и транспортировке этих материалов. Глинистая эмульсия должна иметь плотность 1,09—1,15 г/см3, ее приготовляют следующим образом: в бак-мешалку  с водой загружают глину и  перемешивают в течение определенного  времени до достижения эмульсией  заданной плотности. Готовую эмульсию выпускают через вентиль бака-мешалки. 

Глиноугольную эмульсию приготовляют в баке-концентраторе, в который подают определенное количество глинистой и глиноугольной эмульсии. После наполнения бака-концентратора  эмульсию перемешивают до нужной плотности (1,1-1,5 г/см3) и затем специальными насосами-дозаторами автоматически  подают в бегуны или смесители. 

Обработка отработанной формовочной смеси. Отработанная формовочная  смесь, выбитая из опок, перед повторным  использованием должна быть предварительно переработана. В немеханизированных литейных цехах ее просеивают на обычном сите или на передвижной смесеприготовительной установке, где происходит отделение металлических частиц и других посторонних примесей. В механизированных цехах отработанная смесь подается из-под выбивной решетки ленточным транспортером в смесеприготовительное отделение. Крупные комки смеси, образующиеся после выбивки форм, обычно разминают гладкими или рифлеными вальцами. Металлические частицы отделяют магнитными сепараторами, установленными на участках передачи отработанной смеси с одного транспортера на другой. 

Регенерация (восстановление) заключается в извлечении песка  из отработанных смесей и приведении его свойств в соответствие с  установленными техническими требованиями на формовочные пески. В зависимости  от условий работы цеха регенерацию  отработанной смеси производят различными способами: мокрым, электрокоронным  и специальным для смесей, приготовленных на жидком стекле. 

Мокрый способ регенерации применяют главным  образом в цехах, имеющих гидравлические или пескогидравлические установки  для очистки отливок. При мокром способе зерна песка с помощью  воды отмываются от глины и мелкой пыли, которые потоком воды уносятся в отстойники и далее в отход. Промытый и обеспыленный песок оседает  на дно сборника, откуда грейфером  подается в сушильную печь, а затем  просеивается и используется для  приготовления формовочных смесей.