ПГФ являются разовыми формами, так как после затвердевания отливки их разрушают. Изготовление литейных ПГФ – формовка. Она бывает ручной, машинной на полу –автоматических линиях. Наиболее распространена машинная формовка, при которой механизируются – уплотнение смеси в форме и выемка модели из формы.
Наиболее часто применяется машинная формовка в парных опоках. На модельную плиту с моделью и элементами литниковой системы устанавливается опока, которая заполняется формовочной смесью из бункера, расположенного над каждой машиной. Затем смесь уплотняют. Готовую полуформу снимают с машины, устанавливают на приемное устройство и отделывают. В нижнюю полуформу устанавливают стержни и накрывают верхней полуформой, после чего их скрепляют для предотвращения подъёма верхней полуформы под действием газа.
На столе формовочной машины закрепляется модельная плита с моделью, на плиту ставится опока, которая заполняется формовочной смесью. Под действием сжатого воздуха стол поднимается на 80-100мм, при этом открывается отверстие, через которое уходит сжатый воздух. Стол падает и ударяется о станину. Уплотнение смеси происходит за счёт сил инерции. Машина делает 30-50 ударов в минуту. При этом методе наибольшее уплотнение - у модели.
Применяются машины: со штифтовым подъемом опок, с протяжной плитой, которая предохраняет снизу форму от выпадения, с поворотной плитой, с перекидной плитой.
Эти методы позволяют получить отливки высокой точности с повышенной чистотой поверхности, с минимальными припусками на обработку, с высокими служебными свойствами. Эти способы отличаются меньшими материало-, энерго-, трудоёмкостью, позволяют существенно улучшить условия труда, уменьшить вредное влияние на окружающую среду. Минусы – ограниченная масса отливок, высокая стоимость продукции.
Позволяет получать отливки высокой точности из различных сплавов с толщиной стенок от 0,8мм с чистой поверхностью. Процесс автоматизирован. Сущность заключается в использовании неразъемной разовой модели, по которой из жидких формовочных смесей изготавливается неразъемная керамическая форма. Перед заливкой металла в форму модель из неё выплавляется. Выплавляемые модели изготавливают из легкоплавкого сплава. В модели собирают звенья вместе с элементами литниковой системы. Звенья собирают в блоки, наносят слой огнеупорного покрытия
Формовочная смесь, состоящая из кварца, песка и 6-8%термореактивной смолы засыпают в поворотный бункер, на который крепятся нагретые модельная плита с моделью. Затем бункер переворачивают, формовочная смесь покрывает модель, на которой образуется слой спекшейся смеси. Бункер возвращают в исходное положение. Плиту с оболочковой полуформой помещают в печь для окончательного затвердевания оболочки. Затем полуформы скрепляют и помещают в опоки. Плюсы – отливки имеют повышенную точность и частоту поверхности, формы при затвердевании легко разрушаются. Минус – дефицитные материалы, ограничена сложность отливок.
Этим способом получают отливки из различных сплавов. Стойкость металлических форм – от 100 до нескольких тысяч заливок. Плюс – получение точных отливок с высокими механическими свойствами. Минус – ограничены габариты и сложность отливок, быстрое охлаждение приводит к потере жидкотекучести, высокая стоимость форм.
Кокиль – разъемная металлическая форма, состоящая в зависимости от сложности отливки из двух или нескольких разъемных частей. Для предохранения внутренней поверхности кокиля от разъедания жидким металлом и снижения скорости охлаждения отливок внутреннюю поверхность кокиля покрывают огнеупорными материалами – облицованный кокиль.
Самый высокопроизводительный способ получения отливок в основном из цветных сплавов. Машины литья под давление имеют холодные или горячие камер прессования, расположенные вертикально или горизонтально. Минусы – может наблюдаться газовая пористость в толстостенных отливках.
Перед началом заливки металла форма приводится во вращение. Формирование отливки происходит под действием центробежных сил. Отливки получаются плотными, а все газовые и шлаковые включения скапливаются на внутренних поверхностях. Машины имеют горизонтальную или вертикальную ось вращения.
~75% - Чугун, ~23% - Сталь, ~2% - Цветные сплавы
Жидкотекучесть, усадка (линейная, объемная). Наилучшей жидкотекучестью обладают силумины, серый чугун, углеродистая сталь, белый чугун, магниевые сплавы. Усадка: чугун – 1%, сталь-2,5%, цветные сплавы-1,5%. Меры борьбы с усадками: равномерное охлаждение различных сечений, установка прибылей в местах толстых сечений. Тогда раковина образуется в прибыли.
Усадка – уменьшение литейных и объемных размеров отливок при их кристаллизации и охлаждении. Обозначается в процентах. Зависит от температуры металла и его химического состава. В связи с линейной усадкой возможно коробление и образование трещин. Для предотвращения этого предусматривают галтели, а так же равномерное охлаждение различных сечений за счёт установки холодильников. Объемная усадка – в результате неравномерного охлаждения различных сечений отливки.
Жидкотекучесть – способность жидкого металла свободно течь в литейной форме, полностью заполняя её объём и точно воспроизводя её рельеф. При недостаточной жидкотекучести возможен недолив или образование холодных спаев. Зависит от температуры металла и его химического состава.
Содержит весь углерод или часть его в свободном виде в виде графита шаровидной формы. В зависимости от содержания связанного углерода ВЧ как и СЧ может иметь ферритную, ферритно-перлитную, перлитную структуру металлической матрицы. Получают ВЧ путём модифицирования (введения малых добавок) серого чугуна магнием, церием и другими редкоземельными металлами. При этом образуется не пластинчатая, а шаровидная форма графита, которая является меньшим концентратором напряжения и поэтому ВЧ имеет большую прочность и повышенную пластичность по сравнению с СЧ. В ряде случаев ВЧ заменяет сталь и из него изготавливают коленчатые валы, зубчатые колёса и т.д.
КЧ получается в результате специального графитизирующего отжига отливок из белого чугуна в котором весь углерод находится в связанном виде в виде цементита. Следовательно белый чугун имеет очень высокую твёрдость и практически не обрабатывается резанием. Ковкий чугун имеет повышенную пластичность по сравнению с СЧ. Из него изготавливают детали, работающие с ударными и знакопеременными нагрузками.
Литейные стали по назначению делятся на конструкционные (углеродистые и низколегированные) и стали со специальными физ., хим., другими свойствами (легированные и высоколегированные).
Шихта для чугунного литья состоит из доменного литейного чугуна, ферросплавов, возврата собственного производства (брак и литники), чугунного и стального лома, брикетированной чугунной, стальной стружки. Основным плавильным агрегатом в чугунно-литейном цехе является вагранка (вертикальная печь шахтного типа, шахта которой установлена на плите, плита – на 4 колоннах; в плите имеется рабочее окно для ремонта плавильного пояса вагранки). КЧ и ВЧ очень часто плавят дуплекс-процессом: вагранка – электропечь, электропечь – электропечь. Дуплекс процессом получают чугуны более точные по химическому составу и имеющим большую температуру расплава.
Маркировка
СЧ серый чугун
СЧ 21
- серый чугун со временным сопротивлением разрыву 21 мПа*1/10 кгс/мм2
ВЧ высокопрочный чугун
ВЧ35
- высокопрочный чугун со временным сопротивлением разрыву 35 мПа*1/10 кгс/мм2
КЧ ковкий чугун
КЧ37-12
- ковкий чугун со временным сопротивлением разрыву 37 мПа*1/10 кгс/мм2 и минимальным относительным удлинением 12%.
Углеродистые стали
Сталь 30Л
- углеродистая конструкционная сталь, содержащая 0,3% углерода, литейная.
Легированные стали
Сталь 30ХГСА
- легированная конструкционная сталь с содержанием углерода – 0,3%, 1% хрома, 1% марганца, 1% кремния, высококачественная (А).
А – Азот (если стоит в середине марки)
Б - Ниобий
В - Вольфрам
Г - Марганец
Л - Медь
К - Кобальт
М - Молибден
Н - Никель
С - Кремний
Т - Титан
Х - Хром
Ц - Церий
Ф - Ванадий
Ю - Алюминий
Cталь 12Х18Н9М3ТЛ
- лергированная конструкционная сталь, содержащая 0,12% углерода, 18% хрома, 9% никеля, 3%молибдена ,1% титана, литейная.