Изготовление отливок в формах из неметаллических материалов

Литье в песчаные формы является самым распространенным способом изготовления отливок. Этим способом изготавливают разнообразные по конфигурации отливки из чугуна, стали и сплавов цветных металлов от нескольких десятков грамм до сотен тонн с толщиной стенки от 3 – 5 до 1000 мм и длиной до 10 000 мм. Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.

Литье по выплавляемым моделям – процесс получения отливок из расплавленного металла в формах, не требующих разъема, так как рабочая полость образуется благодаря удалению (вытеканию) легкоплавкого материала модели при ее предварительном нагревании. Вы­плавляемые модели изготавливают из модельных составов, состоящих из двух и более компонентов.

Для изготовления модельных составов широко используют модельный состав, содержащий парафин, буроугольный воск и кубовый остаток. Этот состав хорошо заполняет полость пресс-формы, дает четкий и чистый отпечаток. Выплавляемые модели изготавливают в пресс-формах, состоящих из двух и более частей, с вертикальным или горизонтальным разъемами. Для извлечения моделей в конструкции пресс-форм предусматривают специальные толкатели.

Заливку форм по выплавляемым моделям производят сразу же после прокалки в нагретом состоянии. Заливка может быть свободной, под действием центробежных сил, в вакууме и т.д. После затвердевания залитого металла и его охлаждения отливки удаляют из формы механическими, а затем химическими методами, обрубают их и, как правило, подвергают термической обработке.

Изготовление отливок литьём по выплавляемым моделям механизировано и автоматизировано. В массовом производстве используют автоматические установки для изготовления моделей, приготовление суспензии и нанесение её на блоки моделей и обсыпки их песком, для прокаливания и заливки форм. Эти установки объединяют транспортными устройствами в единую систему. Литьё по выплавляемым моделям обеспечивает получение точных и сложных отливок из различных сплавов массой 0,02 – 15 кг с толщиной стенок 0,5 – 5 мм.

Литьём по выплавляемым моделям изготавливают многие детали и заготовки для машиностроительной, авиационной и других отраслей промышленности. Недостатком этого способа является сложность и длительность процесса производства отливок, применение специальной дорогостоящей оснастки.

Литье в оболочковые формы – процесс получения отливок из расплавленного металла в формы, изготовлен­ные по горячей модельной оснастке из специальной смеси с термореактивными связующими материалами. Формо­вочную смесь приготовляют из мелкозернистого кварце­вого или цирконового песков перемешиванием с термо­

реактивными связующими материалами. В формовочную смесь добавляют увлажнители (керосин, глицерин), растворители (ацетон, этиловый спирт) и другие вещества.

При изготовлении оболочковых  форм модельную плиту нагревают в печи  до 200 – 250 °С и пульверизатором  наносят смазочный материал для облегчения последующего съёма оболочки, затем плиту закрепляют на опрокидывающемся бункере с формовочной смесью и поворачивают на 180°. Формовочную смесь насыпают на модельную плиту и выдерживают 10 – 30 с.

Под действием теплоты, исходящей от модельной плиты, термоактивная смола в пограничном слое расплавляется, склеивает песчинки и отвердевает с образованием  песчано-смоляной оболочки толщиной  5 – 15 мм (в зависимости от времени выдержки). Бункер возвращается в исходное положение, излишки формовочной смеси осыпаются с оболочки. Модельная плита с оболочкой прокаливается в печи при температуре 300 – 350 °С, при этом смола переходит в твёрдое необратимое состояние. Твёрдая оболочка снимается с модели с помощью специальных выталкивателей.

Кроме оболочковых форм, этим способом изготавливают оболочковые стержни, используя нагреваемые стержневые ящики. При сборке форм полуформы склеивают специальным клеем на прессах, что обеспечивает высокую прочность шва.

Заливка форм производится в вертикальном или горизонтальном положении оболочки. Выбивка отливок производится на вибрационных решетках или на специальных выбивных установках.

В промышленности внедрены многопозицион­ные автоматические машины и автоматические линии для изготовления оболочковых форм и стержней. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность отливок, малую шероховатость поверхности, снижает расход формовочных материалов и объем механической обработки, является высокопроизводительным, процес­сом. В оболочковых формах изготавливают отливки мас­сой 0,2 – 50 кг и толщиной стенки 3 – 15 мм из всех литей­ных сплавов.