Довідник - лиття в землю
Лиття в землю є порівняно простим і економічним технологічним процесом. У багатьох галузях машинобудування (автомобілебудування, верстатобудування, вагонобудування і ін.) При масовому виробництві виливків найчастіше застосовується цей метод. Для виготовлення художніх виливків лиття в землю використовується набагато рідше, головним чином, через порівняно низьку якість поверхні.
При лиття в землю формування проводиться за постійними моделями.
За конструкцією моделі можуть бути цільними, роз'ємними. З від'ємними частинами та з знаками) для пустотілих виливків).
Для виготовлення художніх виливків порівняно простої форми, без високих складних виступів, великих заглиблень (попільнички, настінні барельєфи, деталі архітектурного лиття і т.п.) використовують цілісні моделі.
Моделі більш складних виробів, бічні стінки яких мають ухили не в одному напрямку, виготовляють рознімними. Лінія роз'єму моделі повинна лежати в площині роз'єму опок. Частини рознімних моделей з'єднуються між собою шипами. При виготовленні форми одна частина моделі витягується з верхньої опоки, а інша - з нижньої.
Якщо виріб має виступи, які не дозволяють отримати модель з форми, модель виготовляють з від'ємними частинами, які кріпляться до основної моделі шпильками. Після завершення формування спочатку видаляють модель з форми, залишаючи в ній відокремлені частини, які видаляють окремо.
Моделі пустотілих виливків мають знаки (спеціальні порожнини). У місцях розташування знаків кріпляться стрижні, які формують внутрішню порожнину виливків. Коли порожнину виливки має виходи з двох сторін (колонки, труби, втулки), знаки на моделі також робляться з двох сторін. Якщо внутрішня порожнина має вихід тільки в одну сторону (як в бюстах і статуетках), необхідно забезпечити надійне кріплення знака стрижня у формі.
Моделі виготовляють з різних матеріалів: дерева, гіпсу, металу.
Найчастіше використовують дерево, як найбільш дешевий і легкообрабативаемий матеріал.
Для виготовлення моделі великого архітектурно-художнього лиття з простим рельєфом (колонки, тумби, решітки, постаменти) зазвичай застосовують сосну. Сосна слабо вбирає вологу і мало схильна до коливання. Для найбільших моделей зі складною поверхнею сосна непридатна: вона має великі волокна, легко колеться вздовж них, фарбували в тонких перетинах і задирається при обробці на токарних верстатах.
Моделі, які необхідно обробляти на токарних верстатах, найчастіше роблять з берези.
Найбільш складні моделі, поверхня яких декорована тонким різьбленням, виточують з міцних і в'язких порід дерева: яблуні, груші, червоного або чорного дерева. Ці моделі значно дорожче соснових і березових, але гарна якість і тривалий термін служби цілком окупають витрати на матеріали.
На відміну від дерев'яних, металеві моделі мають цілий ряд переваг. Вони не коробляться, добре зберігають свою форму, мають міцну чисту поверхню і значний термін служби.
Для виготовлення моделі широко використовують чавун, як дешевий і досить міцний матеріал. З чавуну частіше виготовляють великі прості моделі, які не мають гострих і дрібних виступів (моделі решіток, колони, постаментів, поручнів тощо).
Однак чавун погано піддається ручній обробці, має низьку корозійну стійкість, погано паяется, крім того, це крихкий матеріал, через що фарбується поверхню моделі.
Латунь є одним з кращих матеріалів для виготовлення моделей дрібних і складних художніх виливків. Латунні моделі не іржавіють, добре сприймають і зберігають карбування і гравіювання, мають чисту гладку і плоску поверхню, вони добре паяются. З латуні зазвичай роблять моделі невеликих ажурних кабінетних прикрас, а також моделі, які необхідно зберегти на тривалий термін.
Перевагою алюмінієвих моделей в порівнянні з іншими металевими моделями є їх незначна маса. До недоліків цих моделей відносять меншу поверхневу міцність в порівнянні з моделями з чавуну і латуні. Поверхня алюмінієвих моделей швидко зношуються, на ній залишаються сліди від наколів при формуванні, підрізування шматків формуванні. Ремонт моделей утруднений, оскільки алюміній погано піддається пайку.
Гіпсові моделі дуже зручні для збереження художнього оригіналу, як правило виконаного скульптором із пластику, глини або воску. Гіпсові моделі виготовляють шляхом заливання розчину гіпсу в приготовлену по пластилінового, восковому або глиняному оригіналу гіпсову ж форму.
Опока - це ящик без дна і кришки, призначений для виготовлення ливарної піщаної форми. Форму збирають з двох або декількох опок, які з'єднуються між собою штирями 1 через вушка 5, розташовані на бічних стінках. Для того щоб формувальна суміш не випадала, опока забезпечена ребрами 3 і буртиками 4, які розташовані у площині роз'єму опок.
Застосовують в основному металеві опоки - з чавуну, сталі або алюмінію. Дерев'яні опоки використовують в тих рідкісних випадках, коли необхідно терміново виготовити невелику кількість виливків.
Стрижні застосовують головним чином для формування в виливках внутрішніх порожнин і отворів.
При заливці форми стрижні зазвичай з усіх боків оточені розплавом, тому вони повинні мати високу газопроницаемостью, міцністю, піддатливістю, вибіваемость, що забезпечується вибором відповідної стрижневою суміші і конструкції стрижня.
Стрижні виготовляють в стрижневі ящиках. Для збільшення міцності стрижнів в них заформовують дротяний каркас.
При заливці металу в стрижні утворюються багато газів, для відводу яких в ньому подгатавлівают вентиляційні канали шляхом накладання, укладання воскових гніту (при сушінні стрижня віск виплавляється, а шнури потім виймаються), установки сітчастих трубок і солом'яних джгутів, які при з0алівке вигорають, укладання кокосової гару (у великих стрижнях).
Складні стрижні склеюють з декількох частин. Для збільшення газопроникності, міцності і зменшення газотворной здатності стрижні сушать. Температура і тривалість сушіння залежать від маси стрижня, сполучного матеріалу. Тривалість сушіння коливається від декількох хвилин до декількох годин і встановлюється експериментально
Стрижні з суміші на основі глини сушать при 350-400 o С, на основі бетону - при 200 o С. Якщо стрижнева суміш містить крохмаль, сушку ведуть при 165-190 o С, в разі сполучного термореактивних смол - при 150-160 o С , в разі застосування масляного сполучного - при 150-200 o С.
Точна установка стрижня досягається за допомогою знаків - спеціальних фіксуючих порожнин в формі.
Розміри знаків вибирають з урахуванням маси стрижня і тиску розплаву. Їх конфігурація повинна виключати можливість будь-яких зсувів стрижня.
Іноді кріплення стрижня в знаках виявляється недостатньо надійним, наприклад при використанні довгих стрижнів, які можуть прогинатися при заливці. У цьому випадку використовують інші способи. Так, стрижні можна кріпити спеціальними стійками - жеребейки. Форма і розміри жеребеек залежать від маси і конфігурації опорних поверхонь стрижня і форми.
При виготовленні порівняно невеликих художніх виливків стрижні зручніше кріпити за допомогою решт і каркасів. При остаточній обробці виливків кінці каркасів обрубують, поверхня зачеканивают.
У деяких випадках стрижні кріплять підвішуванням у верхній опоки. Таким чином виготовляють різні постаменти до статуеткам.
Технологія виготовлення сирих піщано-глінястих форм.
Одним з поширених способів виготовлення художніх виливків є ручна формування сирих піщано-глинистих форм. Розгляд цього способу дозволяє ознайомитися з основними принципами виготовлення ливарних форм.
Формувальник при виготовленні художніх виливків користується досить великим арсеналом інструментів, який включає лопату для заповнення опоки формувальної сумішшю, сито для просіювання суміші з метою відокремити грудки, ручні трамбування для ущільнення в опоке, гладилки для ланцети і гачки для обробки порожнини форми, сталеві голки-Душнікі для газоотводящих каналів.
Кускова формування.
Моделі художніх виливків часто мають надзвичайно складну поверхню з різного роду западинами і виступами, що перешкоджають вилученню моделі з форми. Для виготовлення форм за такими моделями застосовується кускова формування.
Западини на моделі заповнюють формувальної сумішшю підвищеної міцності, отримуючи так звані шматки. Зовнішню поверхню шматків підрізають у вигляді бовдурів з пологими стінками так, щоб з них було зручно зняти набиту на модель опоку. Крім того, на поверхні шматків вирізують знаки, щоб шматки можна було закріпити в формі. Форму набивають по моделі з закріпленими на ній шматками. Після того як форму знімають з моделі, на форму встановлюють шматки. У формі виходить відбиток поверхні моделі разом з шматками.
Розглянемо, наприклад, процес виготовлення форми для корпусу попільнички "сани". Він складається з наступних операцій.
1. Модель корпусу без окремою головки укладають на подмодельную плиту. Близько задньої стінки моделі щільно набивають шматок. Поверхня шматка загладжують і посипають розділовим піском.
2. Модель з набитим шматком заформовують звичайним способом у верхній опоки з боковим літником. Опоку перевертають разом з подмодельной плитою і підрізають поверхню форми по контуру країв моделі.
3. На модель корпусу встановлюють головку. Поверхня роз'єму посипають розділовим піском. На набитий шматок накладають щільний папір і набивають бовдур облицювальної сумішшю. Потім встановлюють нижню опоку і набивають її так само, як і верхню.
4. Обидві опоки перевертають. Видаливши модель ливника, знімають верхню опоку. Модель з прилеглим до неї шматком залишається в нижній опоки. У верхній опоки прорізають літники.
5. Прилегла до задньої стінки моделі шматок відсувають від моделі на таку відстань, щоб можна було зняти з бовдура. Видаливши модель з бовдура, виймають відокремлених модель головки.
6. відокремлений шматок розміщують на старому місці, загладжують шов, скріплюють опоки і встановлюють їх під заливку.
Формування за шаблоном.
Формовку за шаблоном застосовують переважно для виготовлення виливків, що мають форму тіл обертання, наприклад дзвонів.
Спочатку в спеціальній ямі на підлозі ливарної майстерні встановлюють підп'ятник, в який пізніше буде кріпитися металевий шпиндель. Навколо подпятника ущільнюють формувальну суміш і потім в нього вставляють шпиндель. Яму засипають формувальної сумішшю і ущільнюють суміш. На шпиндель надягають перший шаблон і обертають його навколо осі, щоб сформувати зовнішню поверхню майбутнього виливка.
Потім встановлюють верхню опоку, моделі ливникової системи і набивають верхню опоку.
Верхню опоку знімають, надягають на шпиндель другий шаблон. Обертаючи шаблон, формують внутрішню поверхню майбутнього виливка.
Ливарну форму обробляють, верхню встановлюють на колишнє місце і заливають метал.