Литье в песчаные формы является самым распространенным способом
изготовления отливок. Изготавливают отливки из чугуна, стали,
цветных металлов от нескольких грамм до сотен тонн, с толщиной
стенки от 3…5 до 1000 мм и длиной до 10000 мм.
Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных
формах представлена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Схема технологического процесса изготовления отливок в
песчаных формах
Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из
расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены
из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного
комплекта.
Литейная форма для получения отливок в песчаных формах представлена
на рис. 5.2.
Литейная форма обычно состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ,
которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для
удержания формовочной смеси. Полуформы ориентируют с помощью штырей
10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11.
Для образования полостей отверстий или иных сложных контуров в
формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют
посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы
(знаки).
Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую
систему.
Литниковая система – совокупность каналов и резервуаров, по которым
расплав поступает из разливочного ковша в полость формы.
Основными элементами являются: литниковая чаша 5, которая служит
для приема расплавленного металла и подачи его в форму; стояк 6 –
вертикальный или наклонный канал для подачи металла из литниковой
чаши в рабочую полость или к другим элементам; шлакоуловитель 12, с
помощью которого удерживается шлак и другие неметаллические
примеси; питатель 13 – один или несколько, через которые
расплавленный металл подводится в полость литейной формы.
Для вывода газов, контроля заполнения формы расплавленным металлом
и питания отливки при ее затвердевании служат прибыли или выпор 4.
Для вывода газов предназначены и вентиляционные каналы 9.
Рис. 5.2. Литейная форма
Разновидности литниковых систем представлены на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Разновидности литниковых систем
Различают литниковые системы с питателями, расположенными в
горизонтальной и вертикальной плоскостях.
По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые
системы делят на: нижнюю, верхнюю, боковую.
Нижняя лиитниковая система (рис.5.3.б) – широко используется для
литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами (алюминий),
обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и
постепенное заполнение ее поступающим снизу, без открытой струи
металлом. При этом усложняется конструкция литниковой системы,
увеличивается расход металла на нее, создается неблагоприятное
распределение температур в залитой форме ввиду сильного разогрева
ее нижней части.
Возможно образование усадочных дефектов и внутренних напряжений.
При такой системе ограничена возможность получения высоких
тонкостенных отливок (при литье алюминиевых сплавов форма не
заполняется металлом, если отношение высоты отливки к толщине ее
стенки превышает 60: ).
Нижний подвод через большое количество питателей часто используется
при изготовлении сложных по форме, крупных отливок из чугуна.
Верхняя литниковая система (рис.5.3.в).
Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция
проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава
сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в
залитой форме (температура увеличивается от нижней части к
верхней), а, следовательно, и благоприятные условия для
направленной кристаллизации и питании отливки.
Недостатки: падающая сверху струя может размыть песчаную форму,
вызывая засоры; при разбрызгивании расплава возникает опасность его
окисления и замешивания воздуха в поток с образованием оксидных
включений; затрудняется улавливание шлака.
Верхнюю литниковую систему применяют для невысоких (в положении
заливки) отливок, небольшой массы и несложной формы, изготовленных
из сплавов не склонных к сильному окислению в расплавленном
состоянии (чугуны, углеродистые конструкционные стали, латуни).
Боковая литниковая система (рис.5.3.а).
Подвод металла осуществляется в среднюю часть отливки (по разъему
формы).
Такую систему применяют при получении отливок из различных сплавов,
малых и средних по массе деталей, плоскость симметрии которых
совпадает с плоскостью разъема формы. Является промежуточной между
верхней и нижней, и, следовательно, сочетает в себе некоторые их
достоинства и недостатки.
Иногда при подводе металла снизу и сверху используют массивные
коллекторы.