Литье в песчано-глинистые формы (габаритные оболочки)

Данный метод был разработан конце 60-х годов рядом заводов тяжелого машиностроения были разработаны новые технологические процессы изготовления крупных отливок с возможно меньшими припусками на механическую обработку. Сегодня данный способ литья является наиболее распространенным в литейных производствах в России, т.к. внедрение этих процессов в свое время позволило значительно повысить точность отливок и сократить трудоемкость изготовления их; снизило затраты на механическую обработку почти вдвое.

Достижение повышенной точности крупных отливок и получение чистой поверхности отливок обеспечиваются следующими основными методами.

Применение химически твердеющих смесей. Технологический процесс изготовления оболочек, из формовочных и стержневых смесей на жидком стекле, твердеющих при продувке углекислым газом. Особенностью этого технологического процесса является расчленение оболочковой формы на несколько частей (местных оболочек).

Применение смесей высокой термостойкости. Химически твердеющие формовочные и стержневые смеси кварцевого песка и жидкого стекла не во всех случаях обеспечивают получение крупных толстостенных отливок без пригара. Хорошую чистоту поверхности толстостенных отливок дают облицовочные смеси из хромистого железняка.

Узкие механические необрабатываемые полости, получают вставками из смеси с хромомагнезитом. Для выполнения узких пазов вставки изготовляют из высокоогнеупорного хромомагнезита.

Одним из способов устранения пригара является полная замена кварцевых песков материалами, инертными по отношению к расплавленному металлу. Из таких материалов особого внимания заслуживают графит, и каменный уголь.

Основные затруднения при использовании инертных материалов заключаются в приготовлении из них стержней с крупной зернистостью, соответствующей обычным формовочным пескам. Для размола применяют обычные бегуны, но лучше — специальные вальцы.

Применение отъемных частей и разборных моделей

Отъемные части и разборные модели используют для выполнения, высоких вертикальных стенок без формовочных уклонов и уменьшения припусков.

Кокилирование литейных форм

Использование форм с местными кокилями позволяет полностью исключить механическую обработку некоторых поверхностей и достигнуть общего уменьшения припусков.

Экзотермический подогрев прибылей

Применение экзотермического подогрева прибылей позволяет обеспечить -нормальное питание отливки и уменьшить вес прибыли в 2-3 раза.

Из экзотермической смеси изготовляют стаканчики Сушка стаканчиков производится при температуре 180-200% После сушки стержни покрывают слоем маршалитовой краски (1,5-2 мм), применяемой обычно для стального литья. Плоскость стержня, соприкасающаяся с отливкой, изолируется от неё обычной формовочной смесью слоем 6-20 мм.

Основы теормо-быстро-сохнущих смесей

Кремнезем, полученный в результате разложения силиката натрия, или свободный кремнезем, содержащийся в жидком стекле, способен присоединять воду. Образовавшийся при этом гидрат окиси кремния выпадает из раствора в виде коллоидных частиц; при коагуляции их образуется сначала соль, а затем гель кремниевой кислоты, которые располагаются между зернами песка и связывают их ,в прочную массу.

Условно процесс твердения жидкого стекла состоит из трех фаз: разложения силиката натрия, образования геля кремниевой кислоты и упрочнения геля за счет потери части присоединенной влаги. Реакция разложения силиката натрия происходит наиболее интенсивно в присутствии углекислоты с выделением тепла: при гидратации к кремнезему может присоединяться различное количество воды;

Чем меньше количество воды будет содержать гель кремниевой кислоты, темой будет более прочным, тем большую прочность приобретут формовочные смеси. Соединение, содержащее около 13% воды, соответствует условиям получения наиболее прочной пленки геля кремниевой кислоты.

Для испарения части влаги, входящей в состав геля кремниевой кислоты, тепла, выделяемого при реакции оказывается недостаточно. Поэтому продувка холодной углекислотой приводит к очень быстромуo затвердеванию смесей с жидким стеклом, но достигаемая при этом прочность смесей невелика. При продувке смесей горячими газами, содержащими небольшое (10-12%) количество углекислоты, процесс твердения смесей протекает медленнее, но прочность оказывается более высокой.

В состав жидкого стекла наряду со связанным кремнеземом входит также свободный кремнезем, не участвующий в реакции и являющийся как бы балластом.

При добавке небольшого количества водного раствора едкого натра весь кремнезем переходит; в активное состояние и используется в качестве дополнительного источника прочности смесей.

Практика показала, что ,при добавке раствора едкого натра прочность смесей с жидким стеклом в сухом состоянии значительно возрастаем улучшаются их пластические свойства и удлиняется период сохранения этих свойств.

Необходимо учитывать следующие рекомендации:

• удельный вес жидкого стекла желательно иметь в пределах 1,48-1,52;
• при длительном цикле изготовления форм и стержней рекомендуется низкомодудьное жидкое стекло (модуль до 2,5), а при коротком цикле и для самовысыхающих составов — стекло высокого модуля (2,7-3,0);
• рекомендуется добавлять 1-1,5% едкого натра в виде раствора 10-20-процентной концентрации;
• в смеси допускается не больше 3-5% глины или до 50% отработанной смеси;
• влажность смесей не должна превышать 4,5%;
• приближенно можно считать, что прочность сырых смесей прямо пропорциональна, а прочность сухих обратно пропорциональна продолжительности перемешивания;»
• для уменьшения прилипаемости модели следует окрашивать модельными нитролаками.

На точность отливок влияют очень многие факторы, к которым должны быть отнесены усадка отливок, плотность набивки форм, податливость формовочных и особенно стержневых смесей и др.