ПРОИЗВОДСТВО АЛЮМИНИЕВЫХ ОТЛИВОК В ФОРМАХ ИЗ ХОЛОДНО-ТВЕРДЕЮЩЕЙ СМЕСИ

ALUMINUM CASTINGS PRODUCTION IN COLD-FRYING MIXTURES MOLD

Michail Kochev

graduate student, Mechanics and Mechanical Engineering Institute, Volga State Technological University,

Russia, Yoshkar-Ola

АННОТАЦИЯ

В данной статье описан опыт внедрения технологии литья алюминиевых сплавов в формы из холодно-твердеющей смеси, взамен литья в формы из песчано-глинистой смеси.

ABSTRACT

This article contain description introduction of technology aluminum castings in cold-frying mixtures mold instead of sandy clay mixtures mold.

Ключевые слова: литейное производство; цветная металлургия; литье алюминия.

Keywords: casting production; non-ferrous metallurgy; aluminum castings.

С целью повышения производительности и качества выпускаемых алюминиевых отливок была внедрена внедрения технологии литья в формы из холодно-твердеющей смеси (ХТС), взамен литья в формы из песчано-глинистой смеси (ПГС).

Литейные технологии обеспечивает высокую потребность машиностроения при производстве фасонных заготовок для будущих изделий. Широкое распространение из-за своей относительной простоты, до сих пор, имеет самая древняя технология литья – литье в песчано-глинистые формы. Методом литья в ПГС формы с современными усовершенствованиями, изготавливаются заготовки массой от нескольких килограммов до нескольких тонн. Зачастую с целью оптимизации процесса выпуска отливок  технологию литья в ПГС формы заменяют технологией литья в формы холодно-твердеющей смеси (ХТС).

В данной статье описан опыт внедрения в производство метода литья в холодно-твердеющие смеси (ХТС) взамен метода литья в песчано-глинистые смеси (ПГС).

Для производства отливок широко применяются сплавы на основе алюминия с добавкой кремния -  силумины, они обладают хорошей жидкотекучестью и  высокой удельной прочностью после искусственного старения [1].

ХТС форма изготавливалась для корпусной отливки коробчатого сечения массой 2.8 кг без литниковой системы, с толщиной стенки 5мм. Отливка изготавливались из сплава АК7ч, а также сплава АК12 в качестве материала-заменителя, химический состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав используемых сплавов в соответствии с ГОСТ 1583-93 [2]

Сплав АК12 допускалось использовать в качестве материала-заменителя, однако чаще он используется для отливок, получаемых в формах с высокой скоростью кристаллизации – литье в кокиль и литье под давлением.

Плавка сплава производилась в электропечи сопротивления. Размер тигля для плавки подбирался для единовременной заливки 2х форм.

Для производства корпусной детали коробчатой конфигурации массой 2.8 кг со средней толщиной стенки 4-5 мм температура разливки металла составляет 720-750 ^оС. Не стоит забывать, что для отливок с меньшей толщиной стенки, выпуск сплава из печи производят с большей температурой. Сплавы АК7ч и АК12 разливались при температуре 720-730 ^оС.

С учетом массы и габаритов отливки, при проектировании модельного комплекта бралась литейная усадка равная 1%.

Самой трудоемкой операцией при производстве отливок было изготовление разовой литейной формы. Трудоемкость изготовления песчано-глинистой литейных формы составляет 40...60 % от  общей трудоемкости получения отливки. Для ХТС процесс изготовления литейной формы так же составлял около половины трудоемкости.

Основные операции изготовления отливок в ХТС формах: заполнение и уплотнение формовочной смеси в модельном комплекте до обретения им первичной прочности; извлечение формы из модельного комплекта; сушка до обретения окончательной прочности ХТС (при массовом производстве для ускорения процесса сушки формы продувают углекислым газом); нанесения антипригарной краски на основе углерода на поверхности оформляющие отливку; сборка и подогрев формы (формы небольшого размера подогревают на футеровке печи); заливка сплава в форму и выдержка до кристаллизации; выбивка и обрубка; приемка с контролем размеров.

Процесс производства отливок в ПГС формах в целом схож с ХТС – процессом, отличают его: набивка формы в опоках и соответствующий модельный комплект, неполное просушивание формы с контролем влажности до заливки сплава.

Модельный комплект для отливки изготавливался в виде деревянных моделей, закрепленных в формовочных ящиках. Уплотнение формовочной смеси, и  сборка форм  и покраска осуществлялась вручную. Центрацию частей формы выполняли за счет знаковой части, в каждой из частей модельного комплекта.

Формы, изготовленные из холодно-твердеющих смесей, обладают большей прочностью, чем песчано-глинистые. Прочность форм из ХТС состоящих из кварцевого песка с фурановыми смолами достигала при испытании на сжатие 50 кгс/см², при испытании на изгиб 28 кгс/см². В состав ХТС, как правило, входят: кварцевый песок, смола, катализатор отвердевания смолы. Смолу вводили в смесь в количестве 2—5%. Прочность смеси при испытании на разрыв увеличивается при возрастании количества смолы.

Высокая прочность ХТС - форм позволяет получать качественные отливки. Однако из-за относительно высокой стоимости и сложности переработки для вторичного использования для отливок массой более 200 кг обычно не применяют ХТС литье, а используют ПГС – формы. В этом случае модельные комплекты выполняются в виде моделей, закрепленных на подмодельных плитах, а из-за большой массы формовочной смеси используют металлические опоки для сборки и транспортировки формы в пределах цеха.

Отливки, произведенные в ходе работы, соответствовали требованиям пористости, а линейные размеры необрабатываемых поверхностей были в пределах допуска по требуемому классу точности.  В результате перехода с литья в ПГС – формы на литье в ХТС – формы: был упрощен процесс изготовления одноразовых литейных форм, повышено качество литых поверхностей; снижен расход сплава для каждой отливки из-за уменьшившихся припусков на механическую обработку; из-за высокой прочности литейной формы отливки не имели дефектов в виде песчаных включений.

Список литературы: 

1. Микроструктура алюминиевых сплавов  [электронный ресурс] https://studfile.net/preview/1722434/page:10/   (дата обращения 08.12.2019)
2. ГОСТ 1583-93. Сплавы алюминиевые литейные.