Лиття в оболонкових формах: основні операції виготовлення форм

Лиття в оболонкових формах ще називають оболочковим литтям. А за кордоном такий метод роботи називають Shell.

Загальна інформація

У сучасній промисловій індустрії використовується безліч різних способів лиття. Крім оболонкового, застосовується також лиття по виплавлюваних моделях, а також у металеві форми і ще кілька інших способів. Загальним перевагою таких методів лиття, якщо порівнювати їх з роботою з піщаними формами, полягає в тому, що вони дають можливість отримувати в результаті більш точні кінцеві матеріали за своїми формами, а також розмірами. До того ж зменшується кількість шорсткостей на поверхні таких виробів. У більш рідкісних випадках, але все ж буває, що виключається необхідність у подальшій механічній обробці після виплавки. На додаток до всього застосування лиття в оболонкових формах та інших методів сприяє тому, що можна максимально механізувати цей процес, внаслідок чого підвищується і його автоматизація. А це, звичайно ж, сильно збільшує продуктивність будь-якого промислового об'єкта.

Оболочковое лиття

Якщо говорити конкретно про даному способі, то він вперше був впроваджений на заводах ще в далекому 1953 році. У теперішній же час спосіб використовується досить широко. Саме литтям в оболонкові форми, наприклад, виготовляється більшість деталей для трактори "Кіровець". Всі деталі, які виробляються за таким методом, виходять вища якість із сталі або чавуну. Під оболочковим литтям мають на увазі спосіб, при використанні якого кінцевий результат виливки має форму, що складається з двох піщано-смоляних оболонок. Також даний метод виготовлення деталей застосовується тільки в тих випадках, коли необхідно створити деталь з невеликими або середніми розмірами, але при цьому з високою точністю. Прикладами застосування цього способу лиття можуть бути деталі для двигунів або ж тонкостінний лиття.

Сутність способу

При використанні цього методу можна одержати різні деталі для вентиляторів, двигунів, насосів або текстильних машин. Однак максимальна довжина отриманого виробу не може перевищувати 1 метр, а також воно не може бути важче 200 кг. Сутність лиття в оболонкові форми ґрунтується на певних властивостях термореактивних смол, які входять до складу піщано-смоляних сумішей. Перевагою, завдяки якому використовуються такі компоненти, стало те, що ці смоли мають властивість швидко і безповоротно тверднути, якщо обробити їх температурою 200-250 градусів за Цельсієм.

Виготовлення оболонкової форми для лиття

Для того щоб виготовити форму для подальшого лиття, необхідно мати дрібнозернистий кварцовий пісок, який йде з добавкою термореактивної смоли, яка є його сполучною елементом для отримання повноцінної оболонкової форми. Дані матеріали, зокрема, смола вибирається з-за того, що при проходженні певного температурного бар'єру вона твердне. Процес виготовлення йде наступним чином. Спочатку смолу піддають нагріванню до 140-160 градусів за Цельсієм. Під впливом такої навколишнього середовища вона перетворюється на рідку клейку масу, яка повністю обволікає форму з кварцового піску.
Область застосування лиття в оболонкових формах досить широка, а тому сам процес виготовлення форм доводиться до автоматичного чи автоматизованого. Після того як форма буде повністю вкрита смолою, температуру збільшують до 200-250 градусів за Цельсієм. Цього температурного порогу цілком вистачає для того, щоб клейка маса безповоротно затверділа і утворила форму. Далі, коли починається процес відливання деталей, тобто коли розплавлений метал потрапляє у форму, температура в ній досягає близько 600 градусів. Даного режиму вистачає для того, щоб смола не розплавилася, а згоріла, залишивши при цьому на самій формі пори, полегшують відходження газів.

Переваги і недоліки лиття в оболонкові форми

Як і будь-який інший виробничий процес цей має свої позитивні і негативні якості. Якщо порівнювати даний спосіб лиття, приміром, з литтям у звичайні піщані форми, то можна виділити кілька наступних переваг:

Перше і досить суттєва відмінність - це клас точності, який дорівнює 7-9. Крім того, поліпшується чистота поверхні отриманої деталі до 3-6. До того ж зменшуються припуски, які допускаються на подальшу механічну обробку отриманої деталі після лиття.

Один з великих плюсів - це суттєве зменшення витрат праці на виготовлення відливок.

Такий метод лиття дозволяє скоротити витрати формувальних матеріалів, а також кількість металу завдяки тому, що зменшуються розміри ливникових каналів.

Істотно зменшується кількість браку на виході.

Проте існують і деякі недоліки лиття в оболонкові форми. До них можна віднести:

Термін служби оболонкової форми - 1 лиття.

Вартість формувальної суміші досить висока.

Високий відсоток виділення шкідливих газів.

Процес формування корпусу

Процес формування корпусу здійснюється в шість етапів:

Перший крок - це процес насипання суміші на гарячу модель з металу, а також процес її витримування, який триває кілька десятків секунд до тих пір, поки не утворюється тонка кірка міцна навколо деталі. Частіше всього моделі виготовляються з чавуну, і їх нагрівання здійснюється до 230-315 градусів.

Після цього необхідно провести операцію по видаленню надлишків формувальної суміші. Товщина кірки в результаті повинна бути від 10 до 20 мм. Вона залежить від часу перебування суміші на моделі, а також від температури.

Після цього необхідно перенести модельну плиту разом з формою в піч, де вони будуть знаходитись до моменту завершення процесу твердіння. В кінці цієї процедури міцність оболонки повинна бути від 24 до 31 МПа.

Після виймання з печі загартована оболонка зміщується з плити. Для цієї процедури використовують спеціальний штовхач.

Після цього дві чи більше моделей скріплюються між собою за допомогою якого-небудь затиску або за допомогою склеювання. Дані форми можна використовувати для лиття в оболонкових формах або ж просто зберігати. Термін зберігання майже не обмежений.

Перш ніж почати процес лиття в готовій формі, в них засипають дріб, яка сприяє запобіганню або руйнування форми при подальшій заливці.

Подробиці про лиття

Варто почати з того, що типові допуски, які допускаються при виготовленні оснастки можуть становити 05 мм. Шорсткість поверхні допускається в межах від 03 до 04 мкм. Такі межі аргументовані тим, що використовується мелкофракционний пісок. Також варто відзначити: використання смоли істотно сприяє тому, що поверхня буде дуже гладкою.

Обсяги виробництва

Для того щоб займатися виробництвом таких форм і деталей, необхідно потурбуватися установкою моделі-кокіль. Час, необхідний на установку - менше тижня. Після завершення монтажу кількість випущеної продукції може сягати від 5 до 50 штук в годину. Такі обсяги виробництва за годину цілком реальні, однак для цього необхідно відповідним чином підготувати проведення ливарного процесу. Основні матеріали, які будуть потрібні для лиття - це чавун, алюміній, мідь, а також сплави даних видів металів. Ще одним необхідним матеріалом стане сплав, в якому використовують алюміній і магній.