Лиття у піщані форми

Модельна плита

Ливарна модель — модель для утворення у ливарній формі відбитка, який відповідає конфігурації та розмірам виливка[1]. По суті ливарна модель є копією виливка, розміри якої є більшими за відповідні розміри виливка на величину усадки. Також, на відміну від виливка, модель має виступи, які називаються стрижневими знаками. Стрижневі знаки моделі створюють у формі заглибини для встановлення стрижнів.

Моделі простих виливок є зазвичай нерознімними, а складних — роз'ємними і виготовляються з деревини, металевих сплавів, пластмаси та деяких інших конструкційних матеріалів. При виготовленні форм машинним способом замість моделей використовують модельні плити. Модельна плита — плита, яка оформлює роз'єм ливарної форми та несе на собі закріплені частини моделі, включаючи литникову систему та служить для набивання опокових та безопокових півформ[1].

Ливарний стрижень — елемент ливарної форми, призначений для утворення отвору, порожнини або іншого складного контуру у виливку[1].

Ливарний стрижень, складається з робочої частини, яка бере участь у формуванні поверхні виливка і знаків за допомогою яких стрижні кріпляться у формі.

Виготовляють ливарні стрижні із спеціальних стрижневих сумішей у стрижневих ящиках з деревини, металевих сплавів чи пластмаси. Стрижневий ящик зазвичай складається з двох частин. Робоча порожнина ящика виготовляється відповідно до конфігурації отворів у виливку і стрижневих знаків.

Литникова (ливникова) система — система каналів та елементів ливарної форми для підведення рідкого металу у порожнину форми, забезпечення її заповнення і живлення виливка у процесі твердіння[1]

Литникова система складається з таких елементів[1]:

1. литникова чаша — служить для приймання струменя рідкого металу і спрямування його руху у литниковий стояк або безпосередньо у ливарну форму. Виконує функцію пом'ягчення удару струменя рідкого металу, що виливається з ковша й часткового затримання шлаку;
2. литниковий стояк — елемент литникової системи у вигляді вертикального або нахиленого каналу для подання рідкого металу із литникової чаші до інших елементів системи або безпосередньо в робочу порожнину форми. Зазвичай має конічну форму круглого перетину;
3. шлаковловлювач — канал трапецієвидного перерізу, що служить для уловлювання шлаку і часток формувальної суміші, які потрапили у стояк з литникової чаші;
4. живильники — канали, що підводять рідкий метал до порожнини форми;
5. випір — елемент литникової системи чи порожнини ливарної форми для виведення газів, контролю заповнення форми рідким металом і для живлення під час усідання (усадки) виливка, що твердіє, рідким металом.

Рідкий сплав заливають у литникову чашу, потім через стояк сплав надходить до шлаковловлювача і далі через живильники — у порожнину форми. Шлаковловлювач розташований вище від живильника. Залежно від марки сплаву, конструкції виробу литникова система може бути різною. Так, підведення металу може здійснюватися і у горизонтальній площині і у вертикальній, шлаковловлювач може бути прямим або кільцевим. У процесі заливання, щоб уникнути браку, литникова система повинна бути повністю заповнена металом, переривання струменя металу призводить до засмоктування повітря і шлаку. З цієї причини по напряму ходу металу роблять поступове зменшення площі поперечного перерізу стояка, шлаковловлювача і живильника. При цьому метал відстоюється у шлаковловлювачі і неметалеві включення спливають до верхньої частини шлаковловлювача.

Канали литникової системи виконуються по особливих моделях, які мають форму брусків різного розміру і перетину.

Виготовлення ливарної півформи в опоці прямокутної форми

Опока — пристрій для утримування формувальної суміші під час виготовлення ливарної форми, її транспортуванні та заливанні рідким металом[1].

Опока, з ущільненою формувальною сумішшю і сформованим відбитком від моделі, називається півформою, якщо модель роз'ємна, і формою, якщо модель нерознімна. Якщо формування виконують у два опоках, то для запобігання зсуву півформ, опоки скріплюють, для чого на їх стінках зовні передбачаються спеціальні пристосування (скоби, втулки зі штирями тощо).

Формувальна (стрижнева) суміш — суміш формувальних матеріалів, яка відповідає вимогам технологічного процесу лиття і виготовлення ливарної форми (ливарних стрижнів)[1].

Для виготовлення піщаної (піщано-глинистої, піщано-цементної) форми використовують спеціальні формувальні суміші. За видом застосування формувальні суміші поділяють на облицювальні, наповнювальні і єдині (загальні). Облицювальна суміш при формуванні наноситься на модель тонким шаром (15…40 мм), при заливанні вона безпосередньо стикається з металом. Наповнювальна суміш служить для набивання решти об'єму форми. Єдині суміші застосовують у масовому виробництві, коли уся форма виготовляється з однорідної формувальної суміші.

Залежно від виду сплаву і ваги виливка застосовують різні стандартні склади формувальних сумішей з певними пропорціями складових компонентів. До їх складу входять: кварцовий пісок, глина та спеціальні добавки. Формувальні і стрижневі суміші повинні бути газопроникними, міцними, пластичними, податливими і не пригоряти.

Газопроникність — здатність формувальної і стрижневої суміші пропускати газ при заливанні і кристалізації розплаву металу.

Міцність — здатність суміші не руйнуватись при заповненні форми металом. Для підвищення міцності великих складних форм до сумішей додають скріплювачі: рідке скло, сульфіто-лужну барду (відходи паперового виробництва) і цемент.

Пластичність — це здатність суміші легко сприймати і зберігати форму (добре формуватися). Пластичність зростає із збільшенням вмісту води, глини і дрібного піску.

Податливість — здатність суміші не перешкоджати усадці при охолодженні виливка. Для збільшення податливості у формувальну суміш додають торф, тирсу. Згоряючи при сушінні, вони утворюють пори і канали, що зменшують щільність форми, при цьому також зростає газопроникність.

Протипригарність забезпечується введенням у суміш меленого кам'яного вугілля (для чавунного литва), мазуту (для мідних сплавів). При заливанні металу ці добавки згоряють і утворюють газову «сорочку», що захищає виливок від утворення пригару. З цією ж метою сирі форми опилюють молотим деревним вугіллям, кварцом, а сухі — фарбують спеціальними формувальними фарбами.

Стрижні за умовами їх роботи повинні мати підвищену газопроникність, більшу міцність, задовільну податливість і підвищену протипригарність. Їх виготовляють із стрижневих сумішей, що складаються з кварцового піску і спеціальних в'яжучих матеріалів (3…5 %), котрі надають стрижню міцності після сушіння. Як в'яжуче застосовують зкріплювачі різних марок, сульфітну барду тощо.