Бойкот толстостенным формам
с покон веков используемые в литейных цехах песчано-глинистые формы отличаются, в большинстве случаев, громадной толщиной стенок, достигающей при получении крупных отливок и средних 300 и более миллиметров. Разработка изготовления таких толстостенных форм связана с расходом громадных количеств формовочной смеси (1—5 т на тонну отливок) и громадной трудоемкостью ее набивки в опоках.
Анализ качества отливок показывает на еще один весьма большой недочёт разработки литья с применением песчано-глинистых толстостенных форм. Он содержится в малой скорости кристаллизации расплава в таких формах, что ведет к понижению плотности, а следовательно, и к ухудшению механических особенностей приобретаемых в них отливок.
Учитывая это, советские ученые П. Н. Аксенов и Б. В. Рабинович внесли предложение в 1944 г. новый вид тонкостенных песчано-глинистых форм. Форма складывается из двух половин, изготовляемых в железных фасонных опоках 1 и 2. На их внутреннюю поверхность пескодувной машиной наносится слой формовочной смеси 4 толщиной 10—15 мм.
Смесь вдувается через особые отверстия в зазор, предусмотренный между поверхностью модели и стенками опоки. Внутренняя полость отливки 5 оформляется оболочковым стержнем 3.
Тонкостенные формы сначала удачно использовали при получении гильз автомобильных и тракторных двигателей на Ярославском моторном заводе, а позднее при отливке коленчатого вала двигателя автомобиля «Волга» на Горьковском автозаводе. Процесс производства тонкостенных форм характерен малым расходом формовочных смесей и высокой производительностью, он не требует дорогостоящих связующих материалов, а полученные отливки отличаются громадной малой шероховатостью и точностью размеров поверхности.
Большая механическая их прочность обусловливается высокой теплопроводностью узкого слея песчаноглинистой смеси, заключенного в железную опоку. Позднее авторы усовершенствовали предложенный ими процесс.
Использование химически твердеющей раздельной формовки и смеси с подпрессовкой разрешили повысить прочность формы, что благоприятно сказалось на качестве приобретаемых отливок.
В 1946 г. германским ученым И. Кронингом был предложен способ литья в оболочковые формы. Они отличаются отсутствием опок и складываются из двух оболочек 1 и 2, толщина стенок которых значительно чаще образовывает 6—8 мм.
Центрирование полуформ осуществляется посредством пластинок-выступов 3 и соответствующих им по форме впадин, приобретаемых конкретно в оболочках в ходе их формирования на нагретых железных модельных плитах. Скрепление полуформ создают методом склейки, наложением и скобами груза.
Для заливки форм помогает изготовляемая раздельно воронка 4. Большая прочность оболочек (до 60 кг/см2) достигается за счет связующего материала — фенольных термореактивных смол (пульвербакелит и др.), прочно цементирующих базу смеси — небольшой кварцевый песок.
Процесс создания оболочковых форм основан на особых особенностях термореактивных смол. Обширно используемая на практике фенолоформальдегидная смола — пульвербакелит — при комнатной температуре имеет форму белого сухого порошка.
По окончании нанесения на железную нагретую до 200—220° выдержки и модельную плиту на ней в течение 20— 30 сек. смола плавится и, обволакивая зерна кварцевого песка узкой вязкой пленкой, образует фасонную тонкостенную оболочку. При предстоящем нагревании в электрической печи пульвербакелит необратимо твердеет и, связывая зерна песка, образует прочную оболочковую полуформу.
Рис. 1. Тонкостенная песчано-глиннстая литейная форма.
Оболочковые формы изготовляют на многопозиционных полуавтоматических и автоматических установках. У нас автомобили для изготовления оболочковых стержней и форм моделей 91875, 8Б31 и др. производит столичный завод литейных автомобилей «Красная Пресня».
Четырехпозиционный автомат модели 8Б31 запланирован на выпуск оболочковых полуформ размером 800X600 мм. Его производительность образовывает 80—100 полуформ в час.
Оболочковые песчано-смоляные формы имеют правильные размеры и малую шероховатость рабочей поверхности. Наровне с газопроницаемостью и высокой прочностью они не склонны к осыпаемости и впитыванию влаги, а исходя из этого смогут храниться долгое время без ухудшения качества.
К их преимуществам направляться кроме этого отнести отсутствие сопротивления усадке кристаллизующегося в форме расплава и легкость разрушения по окончании образования отливки.
Широкое использование оболочковых форм сдерживается высокой стоимостью и дефицитностью пульвер-бакелита.
Оболочковые песчано-смоляные формы удачно используют при получении отливок массой 0,2—100 кг из любых литейных сплавов. самоё широкое распространение данный метод отыскал при получении отливок массой 5—15 кг в условиях крупносерийного и массового производства, и особенно в таких отраслях индустрии, как самолето-, тракторо- и автомобилестроение, где созданы комплексно-механизированные и автоматизированные цехи.
Рис. 2. Оболочковая песчано-смоляная форма.
Рис. 3. Литейная форма из крупнооболочковых элементов.
Учитывая необходимость повышения выпуска правильных отличных отливок, директивами XXIV съезда КПСС предусматривается к 1975 г. расширить в 5 раз производство оборудования для изготовления оболочковых песчано-смоляных форм если сравнивать с 1965 г.
Наровне с тонкостенными песчано-смоляными формами при получении массивных отливок используют крупнооболочковые литейные формы. В СССР была предложена новая, прогрессивная разработка получения больших отливок массой до 80 т, при которой литейная форма планирует из больших оболочек толщиной 50—150 мм.
Их формовка производится посредством пескомета по разборной модельной оснастке из химически твердеющих смесей (С02-процесс). Повышенная прочность, транспортабельность и жёсткость крупнооболочковых элементов достигаются применением металлической арматуры.
На рис. 3 продемонстрирована литейная форма (а) чтобы получить отливку подушки прокатного стана (б) массой около 10 т. Она образуется двумя коробчатыми оболочками (в и г), одним крупнооболочковым (д) и одним объемным песчано-глинистыми стержнями. Форма планирует в опоке.
Нижняя оболочка находится на приготовленной в опоке песчаной постели, на которую устанавливают песчаный и оболочковый стержни. После этого ставится воронка и верхняя оболочка, через которую производится заливка формы сталью.
Чтобы не было ухода расплава по разъему и для дополнительной прочности промежуток между собранной опокой и оболочковой формой засыпают сухой смесью, а после этого металлическими шарами диаметром 40 мм. С той же целью на форму накладывают груз.
При выбивке формы оболочки легко отделяются от отливки, которая отличается чистой, свободной от пригара поверхностью.
Использование разработки литья в крупнооболочковые формы при получении отливки опорной подушки прокатного стана разрешило снизить припуски на механическую обработку на 43,7%, а массу отливки — на 700 кг. Наряду с этим трудоемкость механической обработки и формовки сократилась на 8%.
Разработка литья в крупнооболочковые формы с 1955 г. активно используется на многих фабриках тяжелого машиностроения. Сейчас процесс изготовления крупнооболочковых элементов был усовершенствован методом замены химически твердеющих смесей на жидкие самотвердеющие, что значительно повысило его эффективность.
