Виды литья. 
Технологические процессы в машиностроении

Литье в песчаную форму

Литье в песчаную форму (ЛПФ) — литье металла, осуществляемое заливкой разовой литейной формы, изготавливаемой из песчаной формовочной смеси, состоящей из кварцевого песка, глины (бентонита), воды и специальных добавок для повышения основных свойств смеси (прочность, газопроницаемость, податливость, нротивонригарность).

Рассмотрим процесс получения формы для изготовления отливки втулки (рис. 4.2).

Прежде всего по чертежу детали разрабатывается чертеж заготовки (отливки). При разработке чертежа отливки необходимо учитывать технологические требования, предъявляемые способом получения заготовки и технологической цепочкой механической обработки детали:

• 1) дать припуск на механическую обработку — поверхностный слой материала, удаляемый на стадии механической обработки детали для обеспечения требуемой точности;
• 2) дать технологический литейный припуск — слой материала, удаляемый или не удаляемый на стадии механической обработки, облегчающий получение отливки.

К технологическим припускам относят:

• • литейные уклоны, необходимые для удобства извлечения модели из формы без разрушения последней и для свободного извлечения стержня из стержневого ящика (рис. 4.2, г);
• • литейные радиусы (галтели) — закругления внешних и внутренних углов отливки и модели для получения плавного перехода в сопрягаемых стенках. Наличие литейных радиусов исключает осыпание формовочной смеси в углах формы при извлечении модели;
• • напуски, необходимые для упрощения изготовления отливки. Например, отверстия малого диаметра (до 50 мм) целесообразно выполнять сверлением;
• • приливы, необходимые для удобства крепления отливки в приспособлениях при механической обработке, а также для захвата изделия при его транспортировке;
• • ребра, необходимые для предохранения отливки от коробления при кристаллизации и остывании литейного сплава.

Рис. 4.2. Принципиальная схема получения отливки в разовой

песчаной форме:

а — эскиз детали и заготовки; б — эскиз полуформ; в — стержень; г — стержневой ящик; д — форма в сборе; е — отливка; 1,3 — нижняя и верхняя полумодели; 2 — знаки; 4 — базовые шипы; 5 — стержень;

• 6 — усадочная прибыль; 7,9 — верхняя и нижняя полуформы;
• 8, 10 — верхняя и нижняя опоки; 11 — отливка; 12 — вертикальный канал (стояк); 13 — шлакоуловители; 14 — горизонтальные каналы (питатели)

По чертежу отливки изготавливают модель. Для удобства извлечения модели из формы ее часто выполняют из двух половинок (полумодели 1 и 3). Для облегчения сборки полумоделей в них предусматривают базовые выступы (шины) 4 и впадины. Линия разъема полумоделей совпадает с линией разъема полуформ.

Положение модели в форме и линию разъема выбирают исходя из следующих требований:

• 1) модель должна извлекаться из формы без осыпания формовочной смеси;
• 2) ответственные, обрабатываемые поверхности должны находиться внизу, что обеспечит их лучшее качество;
• 3) более высокую часть модели следует устанавливать в нижней полуформе;
• 4) выступающие части модели (бобышки, выступы и др.) должны находиться в плоскости разъема модели или быть перпендикулярны плоскости разъема формы;
• 5) криволинейная поверхность разъема возможна, но резко удорожает стоимость литья;
• 6) для обеспечения точного положения стержня 5 в полости формы, на модели и у стержня (рис. 4.2, 6, в) изготавливают специальные базирующие цилиндры — знаки 2. Стержень изготавливают в специальном стержневом ящике (см. рис. 4.2, г) из более качественной (стержневой) смеси.

Форма в сборе показана на рис. 4.2, д. Полуформы 7 и 9 размещаются внутри верхней 8 и нижней 10 опок. Опоки при сборке базируются, но базовым штифтам и зажимаются болтами. Подвод расплава в полость формы осуществляется по литниковой системе 12—14. Для выпуска воздуха, находящегося во внутренней полости формы, предусматривается выиар (на рис. 4.2 не показан, так как роль выпара выполняют полости под усадочные прибыли 6). Для улучшения газопроницаемости формовочной смеси, шилом протыкают вентиляционные каналы.

Литниковая система (рис. 4.3) состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, питателя 9, шлакоуловителя 8 (необходимы для удаления шлаков из заливаемого расплава), прибылей 3—6 (необходима для компенсации усадки жидким металлом).

Для выравнивания времени кристаллизации различных частей отливки, имеющих значительную разницу в объемах, применяют холодильники. Мри литье в песчаные формы часто применяют внутренние холодильники из твердых кусков сплава, соответствующего заливаемому расплаву.

Рис. 43. Отливка из алюминия:

• 1 — литниковая чаша; 2 — стояк (вертикальный канал); 3—6 — прибыль;
• 7 — отливка; 8 — шлакоуловитель; 9 — питатель (горизонтальный канал)

Литье в песчаную форму характеризуется низкой размерной и геометрической точностью отливок, высокой шероховатостью их поверхностей, однако данный способ получения отливок получил наибольшее распространение как наиболее дешевый (не требует дорогого оборудования и оснастки) и универсальный (можно получать отливки массой от 100 г до сотен килограммов).