ОЕМ-ЛИТЬЁ В ГЛИНИСТЫЕ ПЕСЧАНЫЕ ФОРМЫ / ДЕТАЛИ 

Общий обзор процесса

Основной принцип формования

При смешивании с водой бентонит образует пластичную глинистую оболочку, обволакивающую зёрна песка, что придаёт формовочной смеси прочность, пластичность и газопроницаемость. После засыпки и уплотнения смеси формируется полость, соответствующая внешней форме отливки. В эту полость заливается высокотемпературный расплав металла, который затвердевает после охлаждения. Одноразовая песчаная форма разрушается для извлечения отливок, а отработанный песок после соответствующей обработки может быть использован повторно.

Состав формовочной смеси и ключевые свойства

(1) Общий рецепт сырой формовочной смеси (зелёной смеси)

Кварцевый песок: 90%–94% (основной наполнитель)

Бентонитовая глина: 6%–10% (связующее для обеспечения прочности в сыром состоянии)

Угольная пыль: 2%–4% (предотвращает проникновение металла и улучшает качество поверхности)

Влага: 3%–4,5% (регулирует связующие свойства глины)

(2) Основные технологические свойства формовочной смеси

Прочность в сыром состоянии: предотвращает обрушение формы при извлечении модели и сборке форм

Газопроницаемость: отводит водяной пар и дымовые газы, образующиеся во время заливки, для предотвращения газовых раковин

Пластичность: облегчает формовку и извлечение модели, снижая осыпание песка

Выбиваемость: после охлаждения форма легко разрушается, что облегчает очистку отливок

Полный технологический процесс

3.1 Изготовление моделей

По чертежам отливок изготавливаются деревянные или металлические модели с учётом припусков на усадку, механическую обработку, формовочных уклонов и литейных радиусов. Для внутренних полостей и отверстий отливок изготавливаются соответствующие песчаные стержни.

3.2 Приготовление формовочной смеси

Отработанный песок, новый песок, бентонит, угольная пыль и вода тщательно перемешиваются в смесителе для обеспечения равномерного покрытия зёрен песка глиной. Проводится операционный контроль влажности и уплотняемости; некондиционная смесь корректируется перепропорционированием.

3.3 Формовка и изготовление стержней

Подразделяется на ручную формовку (для крупных единичных и фасонных деталей) и машинную формовку (для серийных мелких деталей на производственных линиях):

Засыпка смеси в нижнюю опоку, уплотнение и выравнивание поверхности, затем переворот нижней полуформы;

Установка модели, нанесение разделительного порошка, установка верхней опоки и заполнение смесью с уплотнением;

Вырезка литниковой системы и прибылей для питания и газоотвода, затем извлечение модели для получения верхней и нижней полуформ;

Установка песчаных стержней для сложных внутренних полостей, фиксация и герметичная сборка форм для предотвращения утечки расплава.

3.4 Плавка и заливка

Расплавленный чугун, сталь или цветной сплав плавятся в электропечи или вагранке. Заливка производится равномерно через литниковую чашу после достижения температурой требуемого значения. Прибыли служат резервуарами высокотемпературного расплава для компенсации усадки при затвердевании и предотвращения усадочных раковин и пористости.

3.5 Охлаждение и выбивка

После полного охлаждения отливок опока подвергается вибрации для отделения отливок от разрушающейся глинистой смеси. Отработанный песок обеспыливается, охлаждается, восполняется бентонитом и возвращается в цикл приготовления смеси.

3.6 Очистка и контроль отливок

Удаление литниковых систем, прибылей, облоя и заусенцев; шлифовка и дробеструйная обработка поверхностей. Проводится контроль размеров, визуальный осмотр и испытания механических свойств. Годная продукция направляется на склад; отливки из высокопрочного чугуна при необходимости подвергаются отжигу или нормализации.

Классификация трёх способов литья в глинистые песчаные формы

4.1 Сырая глинистая форма (основной тип)

Формы заливаются без сушки после формовки, отличаются коротким циклом, высокой производительностью и самой низкой стоимостью. Применяется для мелких и средних отливок из серого и высокопрочного чугуна, таких как корпуса автомобильных деталей, кронштейны и коробки передач.

4.2 Форма с подсушенным поверхностным слоем

Подсушке подвергается только поверхностный слой полости формы (толщиной 5–10 мм) для повышения прочности поверхности. Подходит для средних толстостенных отливок для снижения дефектов газовых раковин и пригара.

4.3 Полностью высушенная глинистая форма

Вся песчаная форма полностью высушивается в печи, обладает высокой прочностью в сухом состоянии и хорошей газопроницаемостью. Используется для крупных толстостенных и ответственных стальных отливок. Высокое энергопотребление и длительный цикл ограничивают её применение; постепенно заменяется смоляным песком.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Глина и кварцевый песок являются доступными и недорогими сырьевыми материалами; более 90% отработанного песка может быть регенерировано, что обеспечивает крайне низкую себестоимость производства.

Высокая адаптируемость: возможность производства различных металлических отливок массой от 0,1 кг до нескольких тонн со сложной конструкцией.

Для сырых форм не требуется сушка, высокая скорость формовки, возможность внедрения автоматизированных серийных линий.

Формовочная смесь обладает определённой эластичностью, что снижает риск разрушения формы при извлечении модели и установке стержней, с высокой допускной способностью при выполнении операций.