Получение отливок центробежным способом

Изготовление отливок центробежным литьем

При центробежном литье сплав заливается во вращающиеся формы. Формирование отливки осуществляется под действием центробежных сил, что обеспечивает высокую плотность и механические свойства отливок.

Центробежным литьем изготовляют отливки в металлических, песчаных, оболочковых формах и формах для литья по выплавляемым моделям на центробежных машинах с горизонтальной и вертикальной осью вращения.

Металлические формы изложницы изготовляют из чугуна и стали. Толщина изложницы в 1,5…2 раза больше толщины отливки. В процессе литья изложницы снаружи охлаждают водой или воздухом.

На рабочую поверхность изложницы наносят теплозащитные покрытия для увеличения срока их службы. Перед работой изложницы нагревают до 200 0 C.

Рис. 21. Схемы процессов изготовления отливок центробежным литьем

При получении отливок на машинах с вращением формы вокруг вертикальной оси (рис. 21.а) металл из ковша 4 заливают во вращающуюся форму 2, укрепленную на шпинделе 1, который вращается от электродвигателя.

Под действием центробежных сил металл прижимается к боковой стенке изложницы. Литейная форма вращается до полного затвердевания отливки. После остановки формы отливка 3 извлекается.

Отливки имеют разностенность по высоте – более толстое сечение в нижней части. Применяют для получения отливок небольшой высоты – коротких втулок, колец, фланцев.

При получении отливок типа тел вращения большой длины (трубы, втулки) на машинах с горизонтальной осью вращения (рис. 21.б) изложницу 2 устанавливают на опорные ролики 7 и закрывают кожухом 6. Изложница приводится в движение электродвигателем 1. Расплавленный металл из ковша 4 заливают через желоб 3, который в процессе заливки металла перемещается, что обеспечивает получение равностенной отливки 5. Для образования раструба трубы используют песчаный или оболочковый стержень 8. После затвердевания металла готовую отливку извлекают специальным приспособлением.

Скорость вращения формы зависит от диаметра отливки и плотности сплава, определяется по формуле:

,

где: – плотность сплава; – внутренний радиус отливки.

Центробежным литьем изготавливают отливки из чугуна, стали, сплавов титана, алюминия, магния и цинка (трубы, втулки, кольца, подшипники качения, бандажи железнодорожных и трамвайных вагонов).

Масса отливок от нескольких килограммов до 45 тонн. Толщина стенок от нескольких миллиметров до 350 мм. Центробежным литьем можно получить тонкостенные отливки из сплавов с низкой текучестью, что невозможно сделать при других способах литья.

Недостаток: наличие усадочной пористости, ликватов и неметаллических включений на внутренних поверхностях; возможность появления дефектов в виде продольных и поперечных трещин, газовых пузырей.

Преимущества – получение внутренних полостей трубных заготовок без применения стержней, экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы, возможность получения двухслойных заготовок, что получается поочередной заливкой в форму различных сплавов (сталь – чугун, чугун – бронза).

Используют автоматические и многопозиционные карусельные машины с управлением от ЭВМ.

3. Литье под давлением

Литьем под давлением получают отливки в металлических формах (пресс-формах), при этом заливку металла в форму и формирование отливки осуществляют под давлением.

Отливки получают на машины литья под давлением с холодной или горячей камерой прессования. В машинах с холодной камерой прессования камеры прессования располагаются либо горизонтально, либо вертикально.

На машинах с горизонтальной холодной камерой прессования (рис. 22) расплавленный металл заливают в камеру прессования 4 (рис. 22.а). Затем металл плунжером 5, под давлением 40…100 МПа, подается в полость пресс-формы (рис. 22.б), состоящей из неподвижной 3 и подвижной 1 полуформ. Внутреннюю полость в отливке получают стержнем 2. После затвердевания отливки пресс-форма раскрывается, стержень 2 извлекается (рис. 22.в) и отливка 7 выталкивателями 6 удаляется из рабочей полости пресс-формы.

Рис. 22. Технологические операции изготовления отливок на машинах с горизонтальной холодной камерой прессования

Перед заливкой пресс-форму нагревают до 120…320 0 C. После удаления отливки рабочую поверхность пресс-формы обдувают воздухом и смазывают специальными материалами для предупреждения приваривания отливки. Воздух и газы удаляются через каналы, расположенные в плоскости разъема пресс-формы или вакуумированием рабочей полости перед заливкой металла. Такие машины применяют для изготовления отливок из медных, алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов массой до 45 кг.

На машинах с горячей камерой прессования (рис. 23) камера прессования 2 расположена в обогреваемом тигле 1 с расплавленным металлом. При верхнем положении плунжера 3 металл через отверстие 4 заполняет камеру прессования. При движении плунжера вниз отверстие перекрывается, сплав под давлением 10…30 МПа заполняет полость пресс-формы 5. После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла сливаются в камеру прессования, а отливка удаляется из пресс-формы выталкивателями 6.

Получают отливки из цинковых и магниевых сплавов массой от нескольких граммов до 25 кг.

Рис. 23. Схема изготовления отливки на машинах с горячей камерой прессования

При литье под давлением температура заливки сплава выбирается на 10…20 0 C выше температуры плавления.

Литье под давлением используют в массовом и крупносерийном производствах отливок с минимальной толщиной стенок 0,8 мм, с высокой точностью размеров и малой шероховатостью поверхности, за счет тщательного полирования рабочей полости пресс-формы, без механической обработки или с минимальными припусками, с высокой производительностью процесса.

Недостатки: высокая стоимость пресс-формы и оборудования, ограниченность габаритных размеров и массы отливок, наличие воздушной пористости в массивных частях отливки.

Источник

Центробежное литье – метод получения точных заготовок

Что такое центробежное литье

Металлические формы для центробежного литья называют кокилями, или изложницами. Центробежный способ применяют также для заливки в разовые формы титановых, бронзовых, чугунных, стальных и других сплавов.
При данном способе литья сплав заливают в подогретую вращающуюся форму (рис. 1). Он начинает вращаться под действием центробежных сил и затвердевает. Еще горячую отливку извлекают из формы, форму охлаждают до оптимальной температуры (200. . .300 °С), на ее рабочую поверхность наносят теплоизоляционное покрытие, и процесс повторяется.

Рис. 1. Схемы центробежного литья

Возможны три схемы центробежного литья. При любой схеме ось вращения формы может быть горизонтальной, вертикальной или наклонной.

Наиболее широко распространена схема I. По ней получают полые цилиндрические отливки без стержней. Машины с горизонтальной осью вращения (рис. 1, а) применяют для отливки длинных тел вращения: длина в 3 раза больше, чем диаметр. Свободная поверхность отливки представляет собой цилиндр. Свободной поверхностью отливки называется поверхность, которая не контактирует со стенками литейной формы, а только с воздухом.

На машинах с вертикальной осью вращения (рис. 1, б) получают короткие тела вращения из-за разностенности по высоте отливки. Свободная поверхность — параболоид. Разностенность тем больше, чем выше отливка.

Схемы II и III, при реализации которых нет свободной поверхности, применяют реже, в них центробежные силы используют для повышения плотности отливок или улучшения заполнения тонкостенных отливок.

Центробежный способ литья по схеме I позволяет использовать вместо антипригарных красок для покрытия стенок формы сыпучие сухие без связующих огнеупорные теплоизоляционные покрытия форм. Поэтому перед заливкой во вращающуюся форму вводят песок, который центробежными силами распределяется по рабочей поверхности равномерным слоем.

Скорость вращения формы выбирают из условий получения отливки правильной геометрической формы и создания центробежных сил, необходимых для оптимального процесса затвердевания отливки. Наименьшим будет число оборотов, при котором нет дождевания — отрыва капель металла от потока и их падения, т. е. центробежная сила на свободной поверхности несколько больше силы тяжести.

Рис. 2. Схема получения чугунной трубы центробежным способом: а — исходное положение; б — заливка чугуна; в — окончание заливки; г — извлечение отливки и возвращение машины в исходное положение.

На рис. 2 показан процесс отливки труб. В исходном положении (рис. 2, а) заливочный лоток 4 введен в самую дальнюю часть изложницы 2, которая установлена на роликах внутри защитного кожуха 3 и приводится во вращение от привода 1. После того как металл из раздаточного ковша 5 по лотку 4 заполнит самую низко расположенную часть изложницы 2 (рис. 2, б), она с помощью тележки вместе с приводом смещается влево и металл попадает в другую ее часть. Так продолжается до полного заполнения (рис. 2, в, г).

Центробежным способом изготовляют крупные отливки из легированных сталей для прокатки труб, втулки и венцы из антифрикционных сплавов, мелющие тела из белого чугуна, гильзы (автомобильных и тракторных двигателей) из легированного чугуна, напорные и сливные чугунные трубы, гребные винты (по схеме II, рис. 1), детали из жаропрочных и титановых сплавов.

Рис. 3. Вертикальная машина центробежного литья ЦБМ-05

Технологический процесс производства

Центробежное литьё это метод, основанный на использовании центробежной силы, для заливки металла в цилиндрические формы. В этом методе литья также задействуется гравитация и давление, чтобы максимально эффективно заполнить формы расплавом. При центробежном литье зачастую используется кокиль, созданный из чугуна, графита или стали.

Пришлите ваши чертежи или эскизы на

Либо звоните 8-800-250-88-72. Доставка по России и СНГ.

Иногда применяются менее качественные песчаные формы. Литьё осуществляется с помощью горизонтально расположенной центробежной машины (на нашем заводе доступны и вертикальные установки) и включает несколько этапов.

Процесс литья из чугуна

При накоплении в нижней части печи достаточного количества жидкого металла пробивают леток, и раскаленная масса льется в ковш, из которого и производится непосредственно литье чугуна в формы. Инструмент для разливки — ковш, имеет внизу отверстие с пробкой. Через него производится заливка мелких деталей. Для габаритных тяжеловесных отливок, когда надо быстро заполнить форму, могут использовать носик в верхней части ковша, наклонив его с помощью крана.

Подготовка моделей

Модели изготавливаются из различных материалов. Для изготовления малых партий и единичных заготовок крупногабаритных деталей используют дерево. Модель повторяет наружную форму детали с припусками на усадку. В места расположения отверстий вставляют стержни из формовочной смеси.

В качестве материала для изготовления моделей используют:

Для изготовления больших партий отливок, начиная с нескольких сотен, со сложной конфигурацией используют изготовленные на станках ЧПУ и другом оборудовании модели из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов. В результате получается отливка с большой точностью наружных размеров, не нуждающаяся в обработке.

Формовка

Модель вставляют в металлическую форму, и оставшееся пространство заполняют песчано-глиняной смесью. Для получения плотной оболочки смесь уплотняют на вибростендах или утрамбовывают ручным пневмоинструментом.

Большие формы заполняют в несколько этапов, подсыпая смесь. Затем модель вынимают. Поверхность формы обрабатывают антипригарным составом и сушат.

Металлическая форма

Заливка металла

Формы выставляют в один ряд на специально подготовленное место. Над ними устанавливаются литники для заливки. Ковш заводится над формами и быстро заполняет их. Если чугун льется долго, отливки будут неравномерно охлаждаться, могут образоваться расслоения металла внутри.

Завершающие операции

После заливки формы остаются в яме для равномерного остывания на 12–60 часов. Продолжительность процесса зависит от наибольшего сечения отливки.

Остывшую форму достают, освобождают деталь от формовочной смеси и вместе накопителями и прибылями помещают в термическую печь на отжиг. Металл нагревают до 800⁰–900⁰, в зависимости от массы отливки и марки чугуна. Затем выдерживают при заданной температуре несколько часов. Чугун вместе с печью медленно остывает до 300⁰. Затем отливку достают, и охлаждение продолжается на воздухе.

После отжига структура чугуна выравнивается, снимаются напряжения. Теперь обрезаются технологические надставки и другие элементы. Производится зачистка поверхности от остатков формовочной смеси, окалины.

Блог УМНИКА

ЦАМ ( или ZAMAK) — это группа сплавов на основе цинка. Из них любят (хотя, в эпоху инжекторов, наверное, правильнее сказать «любили») делать карбюраторы и много всякой мелочевки. Сплав относительно твердый, а температура плавления только немного выше, чем у свинца или олова. Поэтому отливать из него проще, чем из алюминия, цинка или чугуна. И считается, что он хорошо проливается, по крайней мере при литье под давлением.

Сломалась у меня скоба, которая фиксирует деталь на призме.

Хотел сначала новую выфрезеровать из латуни, но потом вспомнил, что несколько лет назад на выставке INTERMODELLBAU купил набор для изготовления литьевых форм из вулканизируемой резины. На выставке мне сказали, что в резину можно лить расплавы с температурой до 400 градусов. Раньше я пробовал эту резину для литья свинца. В этот раз решил попробовать лить в нее ЦАМ. Несколько кусочков этого сплава мне продали вместе с резиной и рамкой-прессом для её вулканизации.

Фирма которая продала мне этот набор для литья, дала диск с учебным фильмом, сейчас я нашел его на YouTube:

Резина продается в виде листов, толщиной примерно 8 мм. Жестче, чем пластилин, но мягче чем обычная резина.

Для тех, кто заинтересуется моим опытом в практическом смысле, скажу, что подобную резину (если я правильно понял) можно купить и в Москве, в магазине материалов для ювелиров. Искать надо «резина силиконовая вулканизируемая». 5 кг сплава ЦАМ я купил в Москве по цене 200 рублей за кг, просто по Интернету. Рамку-пресс Чипмейкер легко изготовит себе сам.

Теперь в картинках — как делал я.

Вырезаем нужный кусок резины и укладываем в рамку-пресс. Сверху кладем модель (в данном случае это второй прижим, который пока не сломался):

Вдавливаем его в резину, рядом вдавливаем шпеньки — замки, они позволят в дальнейшем собрать две половинку формы.

Саму деталь обсыпаем тальком и посыпаем поверхность резины тальком, что бы она не привулканизировалась ко второй половине формы.

Накрываем вторым куском резины, обжимаем пальцами, потом закрываем верхнюю крышку рамки-пресса и стягиваем винтами:

Помещаем в печку на 90 минут при 100 градусах.

Вынимаем, даем остыть, разбираем рамку и расцепляем половинки формы:

При нагреве, до того как начинается вулканизация, видимо резина сначала становится немного мягче и в результате того, что зажата внутри рамки-пресса, довольно неплохо повторяем форму модели.

Модель в данной технологии должна быть достаточно твердой и достаточно термостойкой, естественно восковая не подойдет, и как потом я выяснил, не подойдет напечатанная на 3Д-принетер из PLA. Но зато подойдет, например, желудь.

Специальны резцом вырезаем литник и выпоры:

Собираем две половинки формы:

Температуру форма выдержала прекрасно, нигде не обуглилась. А вот пролилось почему то не очень хорошо, на плечах детали образовались непроливы.

Что удобно с такой формой в отличие от гипсовой одноразовой — после того как форма один раз изготовлена (причем довольно быстро) повторять отливку можно много много раз. И для экспериментов и если надо много деталей.

Прочность получаемых из ЦАМа деталей незначительно уступает по прочности низкокачественной стали. Ну в смысле детали довольно прочные.

Пробую еще раз, потом пробую отлить с напором высоты расплата около 10 см. Для этого из тонкого листа нержавеющей стали сворачиваю конус и вставляю его в литниковое отверстие. Вставляется плотно, так как форма — резиновая и имеет некоторую мягкость.

Отливаю. Непроливов меньше, но все равно есть. Причем все время в одном и том же месте. Думал может в этом месте толщина резины маленькая и расплав как то слишком быстро остывает, контактируя через резину с алюминиевой рамкой. Подложил между рамкой и формой кусочки фанеры:

Особо лучше не стало.

Надо попробовать центробежное литье. Но об этом в следующий раз.

Источник