Піщані ливарні форми мають широке застосування при лиття виливків, як з ливарних алюмінієвих сплавів, так і майже з усіх ливарних металів.
піщана форма
При лиття в піщані форми головним компонентом ливарного оснащення є ливарна форма, яка складається з декількох компонентів. Піщана ливарна форма складається з двох половинок - верхньої напівформи і нижньої напівформи, які з'єднуються за площині роз'єму (рисунок 1 і 2).
Обидві половини піщаної форми знаходяться всередині спеціальних скриньок, які називаються опоками. Верхня півформа знаходиться у верхній опоки, нижня півформа - в нижній опоки. Верхня і нижня опоки також поділяються по площині роз'єму.
ливарна модель
Порожнина ливарної форми формують шляхом ущільнення - набивання - формувальної суміші - піску - навколо ливарної моделі у верхній і нижній опоках. Зазвичай пісок набивають вручну, але на великих виробництвах застосовують спеціальні машини, які застосовують тиск або ударні навантаження для рівномірного ущільнення піску і роблять це швидше, ніж вручну.
Після того, як пісок ущільнений і модель залучена з форми, в піску верхньої і нижньої полуформ залишаються відбитки зовнішньої форми моделі. Внутрішні поверхні виливки формують з допомогу спеціальних компонентів ливарного оснащення - стрижнів.
ливарні стрижні
Ливарні стрижні або просто стрижні - це додаткові деталі піщаної ливарної форми, які призначені для формування внутрішніх отворів і каналів виливки. Зазвичай ливарні стрижні виготовляють також з піску. Піщані стрижні дозволяють виготовляти досить складні внутрішні деталі виливки.
стрижневі знаки
Кожен ливарний стрижень встановлюється в піщаній формі до заливки розплаву. Щоб забезпечити установку стрижня в строго заданому місці, на моделі для нього передбачають спеціальні пази - стрижневі знаки. У цих пазах стрижень надійно встановлюється в потрібному місці.
Однак навіть при установці в стрижневі знаки стрижень може зрушуватися, наприклад, спливати під впливом виштовхують сил в розплавленому металі. Чим більше щільність розплавленого металу, тим більше такі сили. Тому для додаткової підтримки стрижнів застосовують спеціальні пристосування - жеребейки. Жеребейки - це невеликі металеві деталі, які встановлюють між стрижнем і поверхнею порожнини форми. Жеребейки виготовляють з металу з більш високою температурою плавлення, ніж у заливається розплаву. Після затвердіння жеребейки залишаються всередині виливки, а зайвий матеріал жеребеек, які виступає за кордону виливки, видаляють при її обрубці.
литниковая система
Крім піщаних порожнин для формування зовнішніх і внутрішніх деталей виливки вона має спеціальну конструкцію, яка забезпечує протягом розплавленого металу з заданими параметрами.
Литниковая чаша і стояк
Розплавлений метал заливають в литниковую чашу, яка представляє собою розширення зверху піщаної форми. Розплавлений метал рухається від дна цієї чаші вниз по головному каналу, який називається стояком. Стояк з'єднується з серією каналів, які називаються литниково ходами.
Літніковие ходи і літники
Літніковие ходи ведуть розплав до порожнини ливарної форми, яка формує зовнішні і внутрішні елементи виливки. В кінці кожного литникового ходу розташовані літники, які контролюють швидкість течії металу і знижують турбулентність течії.
Прибуток - закрита і відкрита
До системи ливникових ходів часто підключають прибутку. Прибутки - це камери, які наповнюються рідким металом і служать додатковим джерелом металу при затвердінні. При охолодженні і затвердінні обсяг металу зменшується, і прибутку дають додатковий рідкий метал для заповнення форми.
Аналогічну функцію щодо зниження усадки при затвердінні металу виконує відкрита прибуток. Перший метал входить в порожнину форми, проходить її та входить у відкриту прибуток. Це запобігає раннє затвердіння металу в порожнині форми і забезпечує джерело рідкого металу для компенсації усадки.
вентиляційні канали
Нарешті, в піщаній формі є ще малі канали, які йдуть від порожнини форми назовні. Це - вентиляційні канали, які дають можливість газам вийти з форми назовні. Пористість піску також дає повітрю можливість виходити назовні, але додаткові вентиляційні канали також іноді потрібні.
Розплавлений метал у всіх каналах ливарної форми - стояку, ливникових ходах і прибутки - твердне і утворює з відливанням одне ціле. Після вилучення виливки з ливарної форми цей «зайвий» метал видаляють в результаті операції обрубки.
Типи піщаних форм
Для виготовлення ливарних піщаних форм зазвичай застосовують кварцовий пісок, який змішують з різними типами зв'язуючих матеріалів, які допомагають підтримувати форму ливарної порожнини. Часто таким матеріалом є звичайна глина. Тому ці ливарні піщані форми називають також піщано-глинистими формами.
Застосування піску в якості формувального матеріалу ливарних форм має кілька переваг. По-перше, пісок дуже дешевий. По-друге, він стійкий до високих температур, що дозволяє застосовувати його для лиття багатьох металів з високою температурою плавлення. Підготовку піску для виготовлення ливарних форм ведуть різними способами в залежності від типу піщаної форми. Цих основних типів піщаних форм - чотири:
- сира піщана форма;
- підсушена піщана форма;
- суха піщана форма;
- хімічно твердіючих піщана форма.
Сира піщана форма
Для виготовлення сирих піщаних форм застосовують формувальну суміш з піску і води, а також глини або іншого сполучного матеріалу. Типовий склад такої формувальної суміші складається з 90% піску, 3% води і 7% глини. Сирі піщані форми найдешевші і найбільш широко застосовуються.
Підсушена піщана форма
Виготовлення підсушеної форми починають як сирої піщаної форми, до якої додатково додають спеціальні сполучні матеріали, а поверхня ливарної порожнини висушують за допомогою пальника або паяльної лампи для підвищення її міцності. Крім того, підвищується точність розмірів і якість поверхні виливки. Підсушені піщані форми більш дорогі і трудомісткі і тому знижують продуктивність лиття.
Суха піщана форма
У сухому піщаному формі, пісок змішують тільки з органічним матеріалом. Цю ливарну форму упрочняют шляхом запікання в печі. Готова суха піщана форма забезпечує високу точність розмірів. Недоліками є більш висока вартість і низька продуктивність.
Хімічно твердіючих піщана форма
У цій піщаній формі пісок змішується з рідкими смолами, і форма твердне при кімнатній температурі.
Характеристики ливарного піску
Якість піску, який застосовується для виготовлення ливарних форм, сильно впливає на якість виливки. Якість піску як формувального матеріалу для ливарних форм визначають наступні п'ять основних його характеристик:
- міцність;
- газопроникність;
- термічна стабільність;
- здатність до осідання;
- повторне застосування.
Здатність піску тримати задану форму.
газопроникність
Здатність піску пропускати крізь себе захоплені розплавом гази, які виділяються при затвердінні. Висока проникність може знизити пористість виливки, а низька проникність може дати кращу якість поверхні. Ступінь газопроницаемости залежить від розміру і форми піщинок.
термічна стабільність
Здатність піску опиратися пошкоджень, наприклад, розтріскування, під впливом тепла розплавленого металу.
Здатність до просідання
Здатність піску просідати або більш щільно стискатися в ході затвердіння виливки. Якби пісок не просідав, то виливок не мала б можливості вільно скорочуватися в розмірах всередині ливарної форми, а це призводило б до розтріскування.
повторне застосування
Здатність піску до повторного застосування в наступній партії ливарних форм.