Технология изготовления отливок из цветных сплавов в серийном производстве

Продолжение таблицы 4 — Сводная таблица размеров отливки в миллиметрах

Точность отливки по ГОСТ Р 53464-2009 10-8-11-12 (отливка 10-го класса размерной точности, 8-й степени коробления, 11-й степени точности поверхностей, 12-го класса точности массы).

2.2 Выбор места установки прибылей, конструкция прибылей. Конструкция литниковой системы.

Усадочные раковины образуются в отливках вследствие уменьшения объема жидкого металла при охлаждении и, в особенности, при переходе его из жидкого состояния в твердое. Они относятся к числу основных пороков отливок, с которыми литейщикам приходится повседневно работать. Для борьбы с усадочными раковинами применяются литейные прибыли, представляющие собой резервуары жидкого металла, из которых происходит пополнение объемной усадки отдельных частей отливки, расположенных вблизи прибыли.

От эффективности работы прибыли зависит качество отливки и процент выхода годного литья. Установка прибылей способствует выполнению принципа направленной кристаллизации.

Прибыль должна обеспечить направленное затвердевание отливки к прибыли; поэтому ее надо устанавливать на той части отливки, которая затвердевает последней; иметь достаточное сечение, чтобы затвердеть позже отливки; иметь достаточный объем, чтобы усадочная раковина не вышла за пределы прибыли;

Для отливки «Корпус» целесообразно выполнить три прибыли.

На боковых частях отливки установим открытые прибыли прямого действия, имеющие прямоугольное сечение. По условиям охлаждения они будут обычными, то есть будут оформлены тем же материалом, что и отливка, по способу отделения – отрезные; с их помощью мы удалим газы из полости формы, что улучшит заполняемость тонкостенной протяженной отливки.

На фланце отливки установим закрытую прибыль прямого действия с атмосферным давлением, это обеспечит постоянство объема прибыли, упростит формовку, улучшит процесс питания, уменьшит расход металла.

Обозначение прибылей показано на рисунке 5.

Рисунок 5 — Обозначение трех прибылей на отливке «Корпус»

Литниковая система - совокупность каналов (элементов), через которые расплав из ковша или другого разливочного устройства подводится к рабочей полости литейной формы.

Литниковая система (л.с.) должна обеспечить спокойную, равномерную и непрерывную подачу металла в заранее определенные места отливки с заданной скоростью, а также задержать все неметаллические включения, попавшие в поток металла.

Конструкция л.с. должна создавать условия, препятствующие засасыванию воздуха потоком металла.

Нормальная л.с. состоит из следующих основных элементов: приемное устройство, стояк, зумпф, литниковый ход, питатели.

1.Приемные устройства.

Назначение их состоит в том, чтобы обеспечить попадание струи из ковша в каналы л.с. Также эти устройства гасят энергию струи металла из ковша и частично улавливают шлак, попавший в поток из ковша.

В качестве приемного устройства применим литниковую воронку. Литниковые воронки применяются при заливке отливок независимо от их массы (из-за заливки из стопорных ковшей, а также для уменьшения поверхности контакта металла с литниковой системой).

2. Стояк

Он представляет собой вертикальный канал л.с., по которому металл опускается от уровня чаши до того уровня, на котором он подводится к отливке.

Очень часто по условиям формовки (особенно при машинном изготовлении форм) требуется установка расширяющихся книзу стояков. В таких стояках может происходить подсос воздуха, и требуется установка дросселей, но так как сечение питателей наименьшее (то есть л.с. заполненная), то дроссели не нужны.

3. Пенокерамический фильтр – элемент л.с., предохраняющий от попадания в форму шлака и окислов алюминия. пенокерамический фильтр предназначен для разовой фильтрации сплавов цветных металлов.

С помощью фильтрации достигается высокое качество отливки, частично устраняются их дефекты и решаются производственные проблемы.

При этом повышается однородность металла; улучшаются его механические свойства; устраняется ряд металлургических дефектов (пористость, газопроницаемость); улучшается качество поверхности отливки; значительно улучшается обрабатываемость.

4. Зумпф

Очень ответственным местом в л.с. является зумпф – это расширение и углубление под стояком. Его всегда нужно делать при устройстве л.с. В нем образуется болотце металла, гасящего энергию струи из стояка и тем самым предотвращающего разбрызгивание металла. Кроме того, выходя из зумпфа в литниковый ход, металл направлен снизу вверх. При этом направление движения металла совпадает с направлением естественного движения шлаковых частиц, попавших из ковша в металл, и они быстрее выносятся к потолку литникового хода, то есть зумпф позволяет сделать короче литниковый ход и уменьшить расход металла на л.с.

5. Литниковый ход

Он представляет собой горизонтальный канал, чаще всего трапециевидного сечения, устанавливаемый на плоскости разъема формы. Основным его назначением является распределение потока металла из стояка по отдельным питателям, обеспечивая его равномерный расход.

6. Питатели

Последний по ходу металла элемент л.с. – питатели. Их количество и расположение зависят от характера заливаемых деталей. Сечение питателей должно быть таким, чтобы их удобно было отделять от отливки. Когда металл подводится несколькими питателями к отливке, истечение его из разных питателей, удаленных на различное расстояние от стояка, разное. Дальние питатели пропускают большее количество металла, чем ближние. Это объясняется тем, что в крайних питателях динамический напор частично переходит в статический, поэтому скорость истечения металл из этих питателей выше.

Алюминиевые бронзы заливают через расширяющиеся литниковые системы, предназначенные для отделения оксидных плен и обеспечения минимально допустимой скорости течения металла на выходе из питателей.

При выборе места подвода металла к отливке обязательно учитывается принцип направленного затвердевания отливки. Для создания условий для направленного затвердевания металл необходимо подводить к массивной части отливки.

Протекающим металлом форма в местах подвода разогревается, в тонкие части отливки металл подходит охлажденным и скорость их затвердевания еще больше увеличивается. Массивные части, разогретые горячим металлом, затвердевают медленнее. Такое температурное поле способствует образованию в отливке (в ее массивном или тепловом узле) концентрированной усадочной раковины, которую легко перевести в прибыль.

Отливка «Корпус» имеет три тепловых узла, поэтому мы выбираем подвод металла по разъему формы к крайним тепловым узлам отливки.

              Схема литниковой системы показана на рисунке 6.

2.3 Определение количества стержней, их контуров, размеров стержневых знаков.

В отливке «Корпус» имеется внутренняя полость с фасонной поверхностью, имеющая три выхода, которую будет целесообразно выполнить при помощи фигурного стержня.

Стержневые знаки служат для обеспечения правильного и надежного фиксирования стержня в форме и удаления из него газов во время заливки.

В зависимости от положения стержня при сборке литейной формы стержневые знаки подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

В отливке «Корпус», располагающейся в форме горизонтально, используется сложный стержень (СТ1), с максимальной длинной 164 мм с наибольшим диаметром 100<d<160.

Длину знаковых частей выбираем по ГОСТ 3212-92 для формовки «по-сухому». Длина знаковых частей будет равна 45 мм.

2.4 Краткое описание технологического процесса изготовления отливки в песчаные формы.

Для плавки сплава БрА9Ж4Н4Мц1 применяется индукционная плавильная печь промышленной частоты для сплавов на медной основе марки ИЛТ-1М.

Шихтовые материалы должны быть доставлены на плавильную площадку заблаговременно, чтобы они приняли температуру помещения.

Перед началом плавки необходимо осмотреть тигель для выявления трещин, выбоин и разгара футеровки.

Во избежание выброса металла из печи загрузку шихты в печь осуществлять осторожно, без ударов и с максимальной плотностью, не допуская попадания неподогретой шихты в жидкий металл. Шихтовые материалы должны быть взвешены.

Температуру расплава в течение всего процесса контролировать термопарой погружения.

На дно тигля загрузить куски меди массой не менее 25% от веса навески, затем марганец, железо, никель, и сверху снова медь до верхнего края тигля. Завалку производить по возможности более плотно.

По окончании загрузки шихты засыпать в тигель флюс – криолит, предварительно прокаленный при температуре 300-400оС в течение 2-2,5 часов.

Включить печь и начать расплавление шихты. Плавку следует вести интенсивно, поддерживая мощность печи близкой к номинальной.

По мере оплавления и оседания шихты в тигле производить догрузку меди, оставляя 5-10% от навески меди для захолаживания расплава во время присадки алюминия.

После расплавления шихты произвести раскисление расплава фосфористой медью в количестве 0,3-0,5% от веса меди и отдельными порциями, в несколько приемов, загрузить в печь отходы.

Введение отходов производить после раскисления расплава и тщательного его перемешивания. Количество отходов не должно превышать 40% от веса завалки.

По окончании расплавления отходов, при температуре 1100-1140оС, следует отключить печь и ввести в сплав подогретый алюминий отдельными порциями (чушками), щипцами погружая его под слой флюса.

При расплавлении очередной порции алюминия тщательно перемешивать расплав ломиком-мешалкой или путем кратковременного включения печи на небольшую мощность.