Область применения литья в оболочковые формы

Оболочковые формы используют для получения отливок из любых литейных марок чугуна и стали, а также цветных сплавов. Литьем в оболочковые формы изготавливают ответственные детали, например ребристые цилиндры для мотоциклов, коленчатые валы для автомобилей, гильзы, звездочки, зубчатые колеса, детали компрессоров, тепловозов, судовых двигателей и т.п. из чугуна, нелегированных сталей, цветных и специальных сплавов. Не рекомендуется изготавливать отливки из сплавов с низким содержанием углерода, так как поверхность отливки при литье в оболочковые формы науглероживается. Масса отливок ограничена. Это объясняется тем, что с повышением массы отливок необходимо увеличивать толщину оболочки (для увеличения ее прочности). Но изготавливать оболочки толщиной более 12 мм экономически нецелесообразно. Изготавливают преимущественно отливки весом до 25 кг, и лишь в отдельных случаях - до 100 кг.

Наиболее рационально применение литья в оболочковые формы при массовом и крупносерийном производстве. Минимальную серийность деталей, переводимых на литье в оболочковые формы, обычно принимают не менее 200 отливок в год. Данный способ литья обеспечивает параметр шероховатости поверхности Rz 160...20 мкм и точность размеров, соответствующих 14- 16-му квалитетам.

При этом способе литья благодаря повышению точности и уменьшению шероховатости поверхностей можно сократить объем механической обработки отливок и сэкономить металл.

Скорость охлаждения сплавов в оболочковых формах несколько меньше, чем в сырых песчано-глинистых. Благодаря этому улучшаются условия заполнения оболочковых форм жидким сплавом и появляется возможность получать детали с меньшим сечением. Оболочковая форма ко времени затвердевания отливки легко разрушается, не препятствует усадке металла, поэтому в отливках возникают незначительные внутренние напряжения и несколько повышаются механические свойства по сравнению с отливками, изготовленными в песчано-глинистых формах. Высокая газопроницаемость оболочковых форм и их значительная прочность позволяют уменьшить количество брака отливок (по газовым раковинам, засору и другим причинам).

При литье в оболочковые формы снижаются затраты труда по ряду технологических операций, повышается использование производственных площадей. Эффективность способа литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы заключается:

• в значительной экономии металла (50 %) за счет меньших (в 2 раза) припусков на механическую обработку; среднее отклонение размеров отливок в оболочковые формы составляет 0,3...0,7 мм на 100 мм габаритного размера, для мелких отливок - до 0,2 мм;

• уменьшении расхода формовочных материалов в 10 - 20 раз;

• лучших характеристиках оболочковых форм - они не гигроскопичны, имеют высокую прочность, их можно хранить длительное время;

• увеличении выхода годного литья за счет снижения брака в 1,5 - 2 раза;

• уменьшение параметров шероховатости и существенное улучшение товарного вида отливок;

• возможность получения отливок с тонкими ребрами и сложным рельефом

• уменьшении затрат труда на обрубку и очистку отливок в среднем на 50%, так как при выбивке формы оболочка легко разрушается.

Однако способ литья в оболочковые формы имеет и ряд недостатков;

• утрата точности формы в разъеме при изготовлении тяжелых и крупногабаритных отливок;

• работа с горячей модельной оснасткой вызывает необходимость использования только металлической модели;

• повышенная вредность выделяемых веществ при термическом разложении смоляного связующего;

• высокая стоимость оснастки, оборудования и материалов, в частности, стоимость формовочной смеси, необходимой для изготовления оболочковой формы, примерно в 6 раз выше стоимости формовочных и стержневых смесей, необходимых при изготовлении песчано-глинистой формы (для одних и тех же деталей).

Все это приводит к тому, что стоимость отливок, полученных литьем в оболочковые формы, несколько выше, чем отливок, полученных литьем в песчано-глинистые формы.

Однако даже в условиях крупносерийного или массового производства при использовании специализированных цехов и поточных линий (оснащенных высокопроизводительным автоматическим оборудованием) себестоимость отливок, получаемых в оболочковых формах, может оказаться несколько выше по сравнению с аналогичными отливками, полученными в обычных песчаных формах. В таких случаях процесс литья в оболочковые формы может успешно конкурировать с литьем в песчаные формы только при условии достижения значительной экономии за счет уменьшения массы отливок или резкого сокращения объема их последующей механической обработки (особенно при изготовлении отливок из труднообрабатываемых сплавов).

Например, отливка центробежного колеса насоса, получаемая в песчано-глинистой форме, имела массу 13,5 кг. Припуски на механическую обработку составляли 5... 15 мм. Отливка подвергалась механической обработке по всем поверхностям, кроме внутренних полостей. После механической обработки масса детали составляла 7,2 кг. При переводе этой детали на литье в оболочковых формах механической обработке подвергались посадочные поверхности с припусками в пределах 1,0... 1,5 мм. В результате масса отливки уменьшилась на 45 %, а объем механической обработки сократился в 1,5 раза.

Практика показала, что целесообразно использовать литье в оболочковые формы для производства заготовок ряда деталей химического машиностроения (арматура, клапаны, насадки, трубы и др.), которые изготавливают из высоколегированных сплавов, трудно поддающихся механической обработке. В номенклатуру отливок, получаемых в оболочковых формах, также входят конические и цилиндрические шестерни, звездочки цепных передач, коленчатые валы, ребристые цилиндры мотоциклов, вентили, вилки, рукоятки муфты, фланцы, вкладыши подшипников и др.