2.3.5. Выбор формовочных смесей

Формовочные смеси различают:

–по назначению – для отливок из чугуна, стали и цветных сплавов;

– составу – песчано-глинистые, содержащие быстротвердеющие связую-щие, специальные;

– применению при формовке – единые, облицовочные и наполнительные;

–в зависимости от состояния форм перед заливкой – для сырых, сухих, подсушиваемых и химически твердеющих форм.

Для получения форм на автоматических линиях единые формовочные смеси должны иметь высокие и стабильные свойства (прочность, газопроницаемость и пластичность). Такие свойства достигаются использованием высококачественных материалов – кварцевых песков марок 1К и 2К, бентонитовых глин и специальных добавок.

Формовочные смеси, используемые при производстве стальных отливок (табл. 2.17) должны обладать высокими прочностью и термохимической устой­чивостью.

При изготовлении крупных отливок из легированных и высоколегированных сталей применяют смеси, содержащие пески с более высокой термостойкостью.

Для чугунных отливок используют смеси (табл. 2.18) из менее качественных песков. Для мелких отливок при машинной формовке применяют единые формовочные смеси с применением противопригарных добавок.

При изготовлении крупных отливок форму изготавливают двухслойную: из облицовочной и наполнительной смесей. Для повышения податливости применяют опилки, торфяную крошку.

3. Расчет литниковых систем для отливок из чугуна и стали

Работники литейного производства часто затрудняются в выборе места под­вода металла к полости формы, так как отдельные указания, имеющиеся в лите­ратуре по этому вопросу, противоречивы, недостаточно разработаны и система­тизированы. Во многих случаях до сих пор в литейной практике сечения литни­ковых каналов либо устанавливаются опытным путем, либо рассчитываются по таким методам, которые вызывают значительный перерасход жидкого металла и не обеспечивают высокого качества отливок. Большое количество брака в ли­тейных цехах получается вследствие неправильного устройства литниковых систем и неудачного выбора места подвода металла к отливке. Существуют различные методы расчета литниковых систем: по определению оптимальной продолжительности заливки, по номограмме К. А. Соболева и по данным Алма-Атинского завода тяжелого машиностроения. Метод выбирается в зависимости от сплава и массы отливки, её конфигурации и размеров.

3.1. Методы подвода металла. Основные элементы литниковых систем

Литниковая система представляет собой систему каналов, по которым ме­талл поступает из ковша в полость формы.

Обычная литниковая система для отливок из серого чугуна состоит из сле­дующих элементов (рис. 3.1): литниковой чаши 1 − резервуара, в который жидкий металл подается из ковша; стояка 2 − вертикального канала, который принимает металл из чаши; шлакоуловителя 3, иначе называемого общим питателем или «литниковым ходом», − общего горизонтального канала, из которого металл по отдельным каналам входит в полость формы; питателей 4 − каналов, подводя­щих металл к полости формы. Простейший вид чаши − литниковая воронка − показан на рис. 3.1, б.

Требованиями к литниковой системе являются:

– предупреждать попадание частиц шлака и формовочной смеси в полость формы; заполнять литейную форму и питать отливку в процессе кристаллизации;

– обеспечивать одновременное и равномерное или направленное затвердевание.

Определение места подвода металла к отливке представляет ответственную задачу. Трудность состоит в том, что различные требования, которым должна соответствовать правильно построенная литниковая система, часто противоречат одно другому. Рассмотрим, какие условия желательно соблюсти при подводе металла к полости формы.

а б

Рис. 3.1. Обычная литниковая система:

а – с чашей; б – с воронкой

В работах А. С. Лав­рова, Н. В. Калакуцкого, Д. К. Чернова, Ю. А. Нехендзи и Н. Г. Гиршовича по исследованию внутренних напряжений в отливках ясно показано, что для предупреждения внутренних напряжений, трещин и коробле­ния нужно обеспечить настолько одновременное и равномерное охлаждение от­ливки, чтобы в различных частях ее во все периоды охлаждения не возникало большой разности температур. В свою очередь, для получения плотных отли­вок с усадочной раковиной, полностью сосредоточенной в прибыли и не прони­кающей в тело самой отливки, а также для уменьшения размеров прибылей нужно обеспечить направленное затвердевание, при котором части отливки, затвердевающие ранее, питаются металлом из частей отливки, затвердевающих позже. Часть отливки, затвердевающая последней, питается металлом из прибыли.

В результате изложенных соображений Ю. А. Нехендзи [4] доказал, что в зависимости от характера отливки при подводе металла нужно стремиться обеспечить либо возможно более одновременное и равномерное охлаждение различных частей отливки, либо последовательное направленное затвердевание частей отливки.