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鋳造工場におけるライザーの鋳造技術の設置。金型を製作する技術。鋳物を入手するための特別な方法

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鋳物工場

金型製造技術

現在製造されている鋳物は多種多様であるため、さまざまな鋳型や材料が使用されています。

1. 金型の分類

型は、その材質や流し込んだ時の状態によって分類されます。

ワンタイム型は 1 つの鋳物のみを形成するために使用され、その後は破壊されます。型枠は砂粘土、砂樹脂、その他の混合物から作られます。

単一の金型は、湿式 (湿式成形)、乾式 (乾式成形)、乾燥、化学硬化、および乾燥または硬化コアからの組み立てが可能です。

生の形態は、その低コスト、製造の簡単さおよび迅速さ、乾燥プロセスの欠如により、最も有用である。これらは、重量 1500 kg までの鋳鉄、鋼、および非鉄金属合金からの単純および中程度の複雑さの鋳造に使用されます。

乾式金型は、大量の機械加工を伴う中型および大型の鋳物の製造用に設計されています。十分に乾燥した固体の型を焦げ付き防止塗料でコーティングすることで、高品質の鋳物が得られます。しかし、長い乾燥サイクル（6 ～ 36 時間以上）、多量の燃料消費、鋳型から鋳物を取り出す労働力の増加により、非経済的になります。それらは、表面が乾燥され、化学的に硬化されたフォームに置き換えられています。

乾燥した鋳型は、バインダー SP、SB、CT を含む鋳物砂から作られます。これらの金型は、重さ 1000 ～ 8000 kg の重要な鋳鉄および鋼の鋳物に使用されます。このような金型の乾燥時間は、従来の乾式金型の 10 分の 1 です。

化学硬化型は、重量 100 トン以上の鋼、鋳鉄、非鉄金属合金から鋳物を製造するために設計されています。このような形態には 2 つの種類があり、吹き付けるか二酸化炭素を吹き付けることによって硬化するものと、作業場の雰囲気に短時間さらすことで自己硬化するものがあります。

過去 10 年間で、結合剤として液体ガラスとその硬化促進剤 (触媒) であるフェロクロム製造スラグを含む液体自己硬化鋳型砂 (LSS) の使用に基づいた、金型の化学硬化プロセスが広く普及しました。

再利用可能な (半永久的) 鋳型は、最大 15 トンの単純な形状の中型および大型鋳物の製造に使用され、主に耐火粘土、成形粘土、珪砂からなる高耐火混合物から作られています。適切な熱処理後、金型の安定性は 25 ～ 40 回の除去に達します。

再利用可能な金型には、単純および中程度の複雑さ、小型および中程度の重量およびサイズ (連続生産および大量生産) のさまざまな合金から鋳造するための金型も含まれます。

米。 1. テンプレート成形用の装置。

2. 成形ツールと治具

金型やロッドの製造では、さまざまな工具、フラスコ、治具が使用されます。

道具。手作業による成形には、最も完全なツールセットが使用されます。ツールの仕様は GOST 11775-74 ～ 11801-74 によって規制されています。

モデルに対面混合物を播種するには、2〜6 mmのセルを持つ金属メッシュを備えた長方形のふるいが使用されます。フラスコに混合物を充填するために長方形のシャベルが使用され、土に成形するときに鋭利なシャベルで穴を掘ります。

フラスコ内の混合物は、さまざまなランマーを使用して圧縮されます。
- 作業台で作業する場合 - 短いランマー (長さ 300 mm) を使用します。このようなランマーのハンドルはアルミニウム合金製であり、くさび形および平靴はセントルイス製です。 40 または硬度を高めた耐油性および耐ガソリン性のゴムグレード A から作られます。
- 中型および大型のフラスコで混合物を圧縮する場合、最も生産性が高いのは空気圧式ランマーです。そのシューは、SCh18-36 鋳鉄、または硬度を高めた耐油性および耐ガソリン性のグレード A ゴムで作られていることが望ましいです。

ランマーは5～6kgf/cm2の圧力の圧縮空気によって駆動されます。

こては型を滑らかにするために使用されます。こてが届かない場所では、ランセットがこれらの目的に使用されます。凹面やくぼみの仕上げは両頭スプーンを使って行います。浅い円筒面、フィレットの角、その他の曲面の平滑化は、成形こてを使用して実行されます。深いキャビティからの混合物の残りの粒子はフックで除去されます。

模型や金型の表面についた砂をヘアブラシで払い落とします。これは大きな金型の塗装や洗浄にも使用されます。スプレーガンを使用すると最高の品質の塗装が得られます。

フォームは、異なる直径の針である人工呼吸器の助けを借りて換気されます。

米。 10.2. フラスコタイプ。実装の形で分割する

大きな模型は金属ハンマーで押しますが、模型を損傷から守るために特殊な鋼板を模型に埋め込む必要があります。モデルは、尖ったリフトとスクリューリフトを使用して半型から取り出されます。

垂直回転軸を備えたテンプレートに従って成形する場合、図に示すデバイスは、 10.1. スラストシュー、スピンドル、止め輪、テンプレートを固定するスリーブで構成されています。

フラスコは高い強度、剛性、そして最小限の重量を備えていなければなりません。これらは、SCh15-32 以上の鋳鉄グレード、低炭素鋼 20L - ZOL -1、アルミニウムおよびマグネシウム合金で作られています。

フラスコは固体で溶接されています。構成に応じて、長方形、成形されたおよび円形のフラスコが区別されます。

質量に応じて手動式、複合式、クレーン式に分けられます。混合物を含まない手動フラスコの質量は最大30 kg、混合物を含む場合は60 kg以下です。混合物なしで結合 - 31〜60 kg、混合物あり - 60 kg以上。混合物なしと混合物ありの両方のクレーン - 60 kgを超えます。

半型を正確に組み立てるには、硬化とその後の研磨を施したグレード 40 ～ 45 の鋼で作られたピンが使用されます。取り外し可能なピンと永続的なピンを区別します。後者は、下部フラスコの耳、および大きなフラスコの縦壁の棚で強化されています。取り外し可能なピンは機械成形で最もよく使用されます。

フラスコを交換できるように、フラスコの耳にセンタリング穴がジグに沿って開けられています。硬化鋼製ブッシュがこれらの穴に圧入されているため、磨耗した場合に交換できるため、フラスコのペアリングの精度が保証されます。

鋳枠の寸法を選択するときは、鋳型のさまざまな部分の鋳物砂の許容可能な最小の厚さから開始する必要があります。

3. 型を手作りする

手作業で成形する場合、鋳型は木製のソリッドモデルと分割モデル、型板、骨格模型、およびテンプレートから作成されます。

4. 土壌中での形成

土の中で成形する場合、最も重要な作業は、型の下部、つまりベッドの準備です。ベッドにはソフトとハードの2種類があります。

柔らかいベッド。単一の小さな鋳物の製造では、それぞれの鋳物ごとに土の中に床が準備されます。同じタイプの一連の鋳物を製造する場合、鋳造工場の床にモデルの高さよりも100〜125 mmの深さ、およびモデルの寸法を200〜250ミリ超える寸法の穴が掘られます。片側あたり mm。混合物の 4 つの山がピットの底に残ります。そのうちの 2 つに木製のレールが敷かれ、他の 2 つにレールが敷かれています。

このレールの上に定規を置き、水平位置を水準器で確認します。次に、スラットに混合物を吹き付けて圧縮し、その位置の水平位置を再度チェックします。その後、スラット間のスペースに使用済みの鋳物砂を埋めて平らにし、余分な部分を定規でかき集めます。高さ10〜12 mmのバーをスラット上に置き、ふるいにかけた表面混合物の層を使用済み混合物の層に適用します。

バーを取り外した後、次のように圧縮します。最初の成形者が定規をレールに押し付け、2番目の成形者が定規のもう一方の端を上げ下げして、混合物を300〜400 mmのセクションに圧縮します。その後、2 番目の成形者が定規をレールに押し付け、最初の成形者が混合物を圧縮します。

表面の最終的な平坦化と溝の除去は、レールに沿って定規を移動することによって行われます。平らな表面には、表面混合物の薄い層が播種されます。出来上がったベッドの上に、モデルを表側にして置き、ハンマーやランマーで叩いて、中間のガスケットを通してモデルをひっくり返します。

ソリッドベッドは、中型および大型の鋳物用の金型の製造に使用されます。作業場の床にモデルの高さよりも300〜400 mmの深さの穴が掘られます。ピットの底をしっかりと突き固め、その上に厚さ150〜200 mmのふるいにかけた燃え殻または壊れたレンガの層を注ぎ、軽く突き固めて小さな燃え殻で平らにします。

米。 3. 柔らかいベッドを作るためのスキーム。

米。 4.固体床の製造スキーム：1 - 燃焼層。 2-換気ダクト; 3- 混合物の対向層。 4 - 換気パイプ。

層の表面を定規で平らにし、通気ダクトに直径 9 mm の通気口を噴石床に穴を開けます。

このようにして準備された床には、表面混合物の層（40〜50 mm）が播種されます。圧縮後、直径3〜4 mmの通気孔を備えた換気ダクトも刺されます。

5. 一対のフラスコでの成形

鋳物の最高の寸法精度は、枠内での成形時に達成されます。ペアフラスコでの成形が普及しています。複雑な形状の鋳物は、3 つまたは 4 つ以上の枠で成形されます。一対のフラスコでティー鋳物を製造する例を図に示します。 5.

成形プロセスは、下半金型の製造から始まります。モデルの下半分と 2 つのフィーダーをモデルの下のシールド上に置き、表面混合物の層をモデルに塗布し、手で絞ります。充填混合物をフラスコに注ぎ、圧縮します。余分な混合物を取り除いた後、換気ダクトにスタッフィングボックスを刺します。

得られた半型を偽のシールドで固定し、180°回転させ、成形パレードの緩んだ領域に置き、わずかにこすった後、シールドを緩めて取り外します。次に、フレットにアイロンをかけ、乾燥した石英砂を振りかけ、砂をモデルから吹き飛ばします。モデルの上半分とスラグトラップを重ね合わせて、ライザーとライザーのモデルを取り付けます。

米。 5. 一対のフラスコでの成形: 1 - 下半分の型。 2 - 上半分のフォーム。 3 - ロッド。

以降は同様の手順で上半型を製作します。

その圧縮は均一であり、局所的なたるみや過剰な圧密がないことが必要です。混合物の圧縮の程度を硬度計でチェックします。鋳物の重量と高さによって異なります。

フォームの上半分の強度を高めるために、事前に液体粘土で湿らせた鋼製のフックまたは木製のペグ「兵士」で強化されます。

ライザーとライザーのモデルを取り出したら、フォームを開くことができます。小型モデルを成形する場合、混合物を圧縮した後、モデルの半分が金型の半分に保持されるため、追加の固定は必要ありません。中型および大型の重量モデルを成形する場合、砂とモデルの間の摩擦ではモデルを型の上半分に保持するのに十分ではないため、追加の補強が必要です。模型を上枠に持ち上げて固定した後、型を開き、模型の半分を取り出して上下半分の型を完成させ、ロッドを取り付けて型を組み立てます。

6. 型板への造形

2枚の型板に下型と上型を別々に作る成形方法です。

小規模生産ではプレート上で成形を行うのが好都合です。多くのレニングラード企業では、カール・マルクスにちなんで名付けられた協会、Ya.Tにちなんで名付けられました）。

スラブによる個別成形により、次のことが可能になります。
– 鋳造の精度を向上させる。
– 仕上げ作業の削減により、労働生産性が 15 ～ 20% 向上します。
- 別々の部品からモデルを製造し、その後モデルプレート上に組み立てる可能性。
– 金型を2～3階にずらして設置するため、成形エリアからの鋳物の取り出し量が1.5倍に増加。

小規模生産では、耐久性のある木製シールドのプレートが使用され、連続生産では、鋳鉄のかんな仕上げが使用されます。モデルプレート - 繰り返し使用できます。

中型繊維機械本体（920×420×400 mm）の鋳物を製造するためのパターンプレートのセットを図に示します。 6.

成形作業は成形職人2名体制で行っております。作業者の疲労を軽減するため、背の低いヤギにはモデルプレートが取り付けられています。

米。 6. 本体を成形するためのモデルプレートのセット: a - 型の下半分のプレート。 b - 上半型用のプレート。 1 - プレート; 2 - センタリングブッシュ。 3モデル。

作業は次の順序で実行されます。
- モデルとスラブを洗浄し、離型剤を塗布します。
- 底部および上部フラスコのスラブに取り付ける。
- モデルへのフェーシング混合物の塗布、フックの取り付け（上半型）、および混合物の圧縮。
- フラスコに充填混合物を充填し、圧縮し、余分なものを除去して換気ダクトに穴を開ける。
– フラスコとその縁取りによるモデルプレートの固定。用意されたパレードグラウンドに下半型を取り付け、パターンプレートを取り外し、取り外して完了（必要な場合）
- 半形態;
- ロッドの取り付け。
- 上部プレートの取り外しと取り外し、（必要に応じて）半型の仕上げ。
- フォームアセンブリ。

組み立てた半型の上に鋳鉄板（場合によっては木製）を置き、その上に2番目の型をずらして配置してゲートボウルを取り付けます。

7. 化学硬化型と大型シェルモールド

CO2 プロセスによる金型の製造では、液体ガラスがバインダーとして成形混合物に導入されます。液体とガラスの混合物の表面層を 20 ～ 40 mm の層でモデルに適用し、フラスコの残りの容積を充填混合物で満たします。すべての型の製造作業は、砂と粘土の混合物を使用して成形する場合と同じ順序で実行されます。模型を外して型を仕上げた後、二酸化炭素を吹き付けながら急速に硬化させます。その後、フォームが収集されます。

化学硬化混合物は、中型および大型の鋳物の製造に使用される大型のシェル型の製造にも使用されます。重さ10トンの圧延機パッドの鋼鋳造用の型を図に示します。 7。

シェルは、グラファイトでこすられ、慎重に加工された取り外し可能な木製モデルに従って作られています。

このプロセスは次の操作で構成されます。
- モデルの下半分は、平面で削られたモデル下のシールドの上に置かれます。
- 折りたたみ可能な木製ジャケットがその上に取り付けられており、その壁には直径9〜10 mmの穴が開けられています。ジャケットの壁とモデルの間の距離は約 120 ～ 150 mm である必要があります。
- シェルを強化するために、モデルとジャケットの間の隙間に溶接フレームが取り付けられています。
- 高さ 80 ～ 100 mm の層に液体ガラス混合物を充填し、圧縮された直径 8 mm の鋼棒を混合物の各層の間に配置してパージチャネルを形成します。これはモデルに到達しないようにする必要があります。 20-25mm; - 過剰な混合物を水平面から取り除き、パージチャンネルを刺します。
- 鋼棒が取り外され、得られた砲弾が二酸化炭素とともにパージチャネルに吹き付けられます。
- 硬化したシェルをモデルおよびジャケットと一緒に 180 度回転させます。
- モデルを取り外し、木製ジャケットを開けて取り外します。

同じ手順で、上部シェルが作成されます。

ハーフモールドは、リブのない 2 つのフラスコからなるフレームに組み立てられます。下部フラスコを平らな場所に置き、充填混合物を播種し、圧縮します。下部シェルは得られたベッドに取り付けられ、下部シェルとフラスコの間の隙間は乾燥混合物で覆われます。シェルロッドをシェルのサインに取り付け、上部シェルと2番目のフラスコを適用し、150 mmの層の乾燥混合物で覆います。

米。 7. シェルインサートとの組み合わせ形状: a - 下部シェル。 b - 上部シェル。 c - シェルロッド; g - 組み立てられた形状。 d - キャスティング。

フラスコの残りの部分には、直径 40 mm の金属球を入れます。注ぐ前に、金型に重りを追加します。

シェル型を使用し、そこからモデルを抽出する前に硬化させると、モデルの寸法に対応する作業面の寸法を備えたシェルを得ることが可能になります。さらに、そのような金型のモデルは折りたたみ可能であるため、追加の金属消費を必要とする金型の成形傾斜をなくすことができます。

8. パターン成形

パターン成形は、単純な構成の回転体（ボウル、フライホイール、枝管、フランジ付管など）の外形を有する中・大型鋳物単体の製造において行われます。

型板成形には、縦主軸による成形、横主軸による成形、ブロックへのブローチによる成形などがありますが、最も普及しているのは縦主軸による成形です。研削ランナーのボウルの鋳物を成形する例で考えてみましょう。

ボウルのテンプレート成形の時代（図 8、a）には、垂直軸を備えた機械、テンプレートメジャー（図 8、b）、本体付きブロックを研ぐためのテンプレート（図 8、c）が必要でした。ボウルブロック（図 8、d）、リブのモデル（図 8、e）、および中心穴のあるハブ（図 8、f）です。成形は上部フラスコの下の土壌（固体床）の中で行われます。

米。 8. ランナーのボウルのテンプレート成形のための装置。

このプロセスはいくつかのステップで構成されます。まず、上半型を製作するためのモデルとなる本体付きのブロックを削ります。 2番目に、上半型の製造のための作業が実行されます。 3 番目では、下半分のフォームがシャープになります。 4 番目は、フォームを仕上げて組み立てます。 5 番目に、金型に荷重がかけられ、鋳物が注がれてノックアウトされます。

9. 骨格造形

大型鋳物の一括生産の場合、モデルの製造コストを削減するために、リブの厚さが鋳物の壁の厚さに等しい骨格モデルが使用されます。

大型バス鋳物を作るための骨格モデルを図に示します。 9、a、および成形スキームは図にあります。 9、b. モデルはフラスコまたは土の中で成形されます。内部空洞はバーのレベルで滑らかにされ、得られた表面は紙で覆われます。次にブロック付きの上半型を作ります。分割後、上半型が完成し、下半型の離型紙を取り除き、リブの間に圧縮された混合物を少しほぐし、掻き取りテンプレートで混合物の層をリブの厚さまで取り除きます。。その後、型を取り外して通常通り金型の製作が完了します。

米。 9. 骨格モデルに従った成形スキーム。

10.レンガに粘土で造形

レンガ粘土での成形は、型、取鍋、ボイラー、大径パイプなどの大型鋳物の製造に使用されます。成形は、モデル、ワイヤーフレームモデル、またはテンプレートに従って実行されます。

大型枝管を鋳造するための型と中子の製作手順を図に示します。 10. 硬いベッドにスラストベアリング、スピンドル、スリーブが取り付けられ、その上でテンプレートが強化されます。スピンドルの取り付けが正しいかどうかは水準器でチェックされます。粘土の層が鋳鉄パレットに適用され、赤レンガの石積みの最初の列が配置されます。厚さ15〜20 mmの粘土の層がそれに適用され、最初の列に継ぎ目が重なるように2番目の列が配置されます。

レンガの列間のガス透過性を高めるために、小さな燃え殻が置かれ、粒状のキュポラスラグ、わらの束、および換気ダクトが乾燥した粘土で作られます。石積みの強度を高めるために、鋳鉄板を5〜6列ごとに置き、下部パレットに接続し、互いにタイで接続します。

石積みの正確性はテンプレートを使用してチェックされます。テンプレートの作業端と石材の表面の間には 20 ～ 25 mm の隙間が必要です。石積みの内面は粘土で裏打ちされ、作業面はテンプレートで研ぎます。空気中で短時間乾燥させた後、テンプレートとスピンドルを取り外し、フォームをポータブル乾燥機で乾燥させます。その後、亀裂を閉じ、型を再度塗装して乾燥させます。

米。 10. テンプレートに従ってレンガの型とロッドを作成します。 a - 型を作成します。 b - ロッドの製造。 c - 組み立てられた形状。 g-キャスティング; 1 - スラストベアリング; 2-スピンドル。 3-パレット。 4 - サポート。 5 - レンガ造り。 6 - フォームをシャープにするためのテンプレート。 7 - ゲートシステム。 8 - 粘土に直面します。

中子を作るプロセスは、金型を作るプロセスと似ています。ロッドを乾燥機で乾燥させます。

レンガ積みは特別なケーソンまたはフラスコ内で行われ、石積みとフラスコの壁の間の隙間を鋳型砂で満たします。このようなフォームは、小規模な中間修理に繰り返し使用できます。

大きな型を手作業で作る現代の方法

大型鋳物の生産が継続的に増加するには、手作業による鋳造時の鋳物製造の労働集約を軽減するための技術プロセスと作業条件の改善が必要である。ヤの名にちなんで名付けられたレニングラード協会の鋳物工場労働者によって開発された、鋳物を成形するための合理的なプロセスをいくつか考えてみましょう。 .M.スヴェルドロフ、V.I.レーニンと他の企業にちなんで名付けられたネフスキー工場。

金属製のベッド。大きな鋳物を形成する場合、硬い砂質粘土層が使用され、特に大きな鋳物の製造では、層はレンガで作られます。鋳物を型から取り外すときにベッドが部分的に破壊され、毎回の成形前にその修復に多くの時間を費やす必要があります。

米。 11.固体金属床を準備するためのスキーム: 1 - 燃焼層。 2 - 金属プレート; 3 - ガス管。 4 - ケーソン。 5 - 上半身フォーム。

ケーソンで作られた金属ベッドを備えた形式を図に示します。 11. ケーソンの壁と模型の間の隙間は、型に詰める都合によって決まります。ケーソンの底部は均一な燃焼層で覆われ、その上に鋳鉄板が置かれ、金属製の硬い層が形成されます。

上型をロッドに交換

注入中の金属の漏れを避けるために、通常はシーリング粘土が使用されますが、その結果、鋳物に溝が形成され、その除去にはカッターの労力がかかり、金属が無駄に浪費されます。型の上半分を重ね合わせた棒に置き換えるとき、緩衝粘土の代わりに砂パッドが使用され始めました。これを行うために、ガスが排出されるロッドの水平方向の標識に20〜25 mmのくぼみが作られ、多少過大評価されて湿った砂で満たされます。重なり合ったロッドを設置すると、砂が圧縮され、換気ダクトが確実に隔離され、ロッド間に緊密な接触が生じ、湾が形成される可能性が排除されます。

米。 12. 大型金型の製造技術: a - 古い技術。 b - 新しい技術: 1 - 土壌の半分を下層に形成します。 2- 上半分のフォーム。 3 - クッション粘土。 4 - ローディングプレート。 5 - 上部フラスコ半型を置き換えるロッド。 6 - 換気ライザー。 7 - 砂のクッション。

新技術の導入により、鋳物の寸法精度が向上し、金属の消費量が減少し、フラスコの在庫や大型の半型を乾燥させる必要がなくなり、ハツリ作業の労働集約が図られました。減少しました。ブロックモデルに従って成形します。中型および大型の鋳物を小規模に製造する場合は、2 つの同様のモデルを 1 つのブロックに結合し、分離ロッドで相互接続することをお勧めします。

液体の自己硬化性混合物から型を作成します。これらの混合物は大型ロッドの製造に広く使用されているため、Ya. M. Sverdlov Association の鋳造工場では、重量 3 トンを超える鋳造用のロッドはすべて ZhSS で作られています。

実際には、これらの混合物が大型鋳物の鋳型の製造にうまく使用できることが示されています。 ZSS の成形スキームを図に示します。 14. モデルはレンガ上、またはレンガ上に固定された特別なストップ上に設置されるか、板の助けを借りてケーソン内に固定されます。モデルとケーソンの壁の間には 100 ～ 150 mm の隙間が必要です。モデルには ZhSS を充填するためのハッチが付いています。型の充填性を向上させるために、混合物はプッシャーによってハッチから押し出されます。模型の下の空間を混合物で満たした後、ケーソンの周囲に沿って壁と模型の間の隙間に混合物を流し込みます。 JSSを流し込んで35～40分後、型を取り外して型が完成します。

金型の作業面にはかなりの多孔性があります。これを除去するには、表面に特殊な塗料を塗布し、バーナーで200〜220℃の温度で2〜4時間乾燥させます。

重さ35トンのブレードの鋳鉄モデルを鋳造するための複雑な金型を製造する技術を図に示します。 15. このモデルは、鋼ブレードの大型鋳物を成形するために設計されています。成形は、ケーソン内のベッド上にモデルが設置されるストップを備えた木製モデル上で実行されます。取り外し可能なフレームがモデル上に配置され、落書きの輪郭が形作られます。モデルとフレームは浮きを防ぐために荷重がかかります。

JSS は、モデルと取り外し可能なフレームにあるハッチを通して、ケーソンの壁と取り外し可能なフレームの間の隙間に注入されます。次に、混合物をプッシャーで圧縮します。短時間露光した後、取り外し可能なフレームを取り外し、ハッチから混合物を取り除き、モデルの周囲でカットし、ハーフモールドの表面を剥離紙で覆い、ピンで固定し、その後デザインに進みます。上半金型（ロッドブロック）の

米。ブロックモデルによる型の作製技術ａ－土型；１３． b - ロッド形状。

米。 14. ZhSS から金型を作成するためのスキーム。

米。 15. を用いた大型金型の製造技術

12. 機械成形

事前の分割を行わない機械化された抽出およびモデルにより、高品質の金型が提供され、鋳造の精度が向上し、不良品が削減されます。座標とタイプ設定のスラブフレームの導入により、機械成形ルーチンを連続生産および大量生産だけでなく、小規模および単一ピース生産にも利用できるようになりました。

通常、金型は 2 台の機械で作成されます。1 台は下側金型用、もう 1 台は上側金型用です。大量生産および連続生産では、金属モデルとゲートシステムの要素は片面鋳鉄スラブに取り付けられ、小規模および単一生産では木製モデルが取り付けられます。

座標プレートまたは写植プレートフレームで強化します。座標プレートとフレームプレートのモデルの交換は、職場で 20 ～ 30 分以内に行われます。

フラスコ内の混合物を圧縮する方法に応じて、下部プレスと上部プレスを備えたプレス機、振とう機、プレプレスを備えた振とう機、および砂投入機が区別されます。

ボトムプレスを備えた機械で混合物を圧縮します。このような機械の動作スキームを図に示します。 17. シリンダ内に配置されたプレスピストン上にテーブルが固定されています。その上にはモデルプレートがあり、固定フレーム内で移動します。フラスコを固定枠のピンに取り付け、混合物を充填して全面を平らにした後、混合物を入れたフラスコを固定トラバースの下に置きます。圧縮空気がシリンダーに供給されると、プレスピストンが上昇し、モデルが混合物中に導入されて圧縮されます。エアの供給が止まるとピストンが下降し、模型が取り外されます。

プレスを低くすると、混合物の密度がモデルで最も高くなり、フラスコの上部に向かって減少し、トラバースでわずかに増加します。これがこの方法の利点です。

フラスコの壁に対する混合物の摩擦力に打ち勝つための高い電力消費により、これらの機械の範囲は制限されます。最大 1100X800 mm、高さ 150 mm までのフラスコに使用できます。

トッププレスを備えた機械で混合物を圧縮します。この機械の動作を図に示します。 18. シリンダー内に配置されたプレスピストンにはテーブルが固定されており、その上にモデルが配置されたプレートが配置されています。充填枠を取り付けたフラスコに鋳物砂を充填した後、シリンダー内に圧縮空気を6kgf/cm2の圧力で供給します。空気の作用により、ピストンとテーブルおよびその上に取り付けられたパターン装置が上昇し、トラバースに固定されたプレスブロックが充填フレームに導入され、フラスコ内の混合物を圧縮します。

シリンダー内への圧縮空気の流れが止まると、テーブルは自重で下がります。

振盪機上での混合物の圧縮。混合物を圧縮するこの方法は、固有の欠点がいくつかあるにもかかわらず、最も一般的です。この方法により、3000 X 2000 mm の明確な寸法と最大 750 mm の高さの、フラスコ内の複雑な大型鋳造用の型を製造できるからです。。

米。 16. モデルプレートの種類: a - 片面。 b - 座標: c - 活版プレートフレーム。 1 - メインプレート; g - モデルプレートを挿入します。 3 - モデル、4 - スラグトラップ。 5 - ライザー。 6 - スラストネジ。

米。 17.ボトムプレスによる機械の操作スキーム。

図上。図１９は、プリプレスを伴う振とう機の動作の図を示す。加圧シリンダーと加振シリンダーの 2 つのシリンダーがあり、後者は加振ピストンの役割を果たし、シリンダー内には加振ピストンがあり、その上にテーブルが取り付けられています。テーブルには模型が描かれた模型プレートが取り付けられています。

フレーム付きフラスコをピンに沿ってモデルプレートに取り付けます。フラスコとフレームに混合物を充填した後、圧縮空気が振盪シリンダーのキャビティに供給され、その圧力により振盪ピストンが上昇します。この場合、吸気口はピストンの側面で塞がれ、排気口が開いて空気が大気中に逃げます。

モデルプレートと鋳枠を備えたテーブルは、それ自体の重力の作用によりシリンダーの端に落下するため、衝撃により鋳枠内の鋳物砂が圧縮されます。ピストンが下降すると、入口ポートが再び開き、サイクルが繰り返されます。通常、テーブルは 30 ～ 80 mm の高さまで上昇し、1 分間に 30 ～ 120 拍動します。混合物を圧縮するには、20 ～ 40 ストロークで十分です。

シェーキング終了後、プレスシリンダーのキャビティ内に圧縮空気が流入し、型板と金型がトラバースに固定されたプレスブロックに接触します。ブロックは充填フレームのキャビティに入り、混合物の上層を調理します（図 19、d および e）。

マルチプランジャーヘッドによる混合物の固化。剛性のプレスブロック (図 19) を使用して混合物を圧縮する場合、特に大型の金型では、圧縮の均一性を達成することが困難です。このような場合には、油圧ピストン駆動を備えた多数のプレスシューで鋳物砂を加圧するマルチプランジャーヘッド（図20）の使用を推奨します。各シューは、ピストン上のオイルの作用により、隣接するセクションに関係なく、その下の金型セクションを押します。

砂投入機による混合物の圧縮は、大型フラスコや中子箱への混合物の充填と圧縮の機械化に広く使用されています。砂投入機の生産性 - 凝縮混合物の12 D°80 m3/hから。

砂投入機の主な動作本体はヘッドです（図21）。ローターはスチール製のケーシング内で回転し、その上にバケットブレードがクラッチで固定されています。ケーシングの窓を通して、ベルトコンベアによって鋳物砂が連続的に供給され、ローターの高速回転によって鋳物砂がブレードに捕らえられ、ある程度圧縮され、小さなパッケージの形で窓から鋳型内に投入されます。窓からの混合物の流出速度が高く、砂投入器のヘッドとフラスコの領域が継続的に移動することにより、フラスコの高さに関係なく、混合物のすべての層が均一に圧縮されます。

ソ連では、VNII lit-mash、NII tractorselkhozmash、Giprosantekhprom などによって設計された国産の自動成形ラインと外国企業の自動成形ラインの両方が正常に稼働しています。

これらのラインでの成形、組み立て、ノックアウトのプロセスは完全に自動化されており、作業員兼オペレーターはボタンを使用して機構を制御するだけです。

中子のセットと注湯作業は手動で行われますが、一部のラインでは注湯工程も自動化されています。

図上。図２３は、ギザグ社（ＧＤＲ）の自動化ラインの図を示す。これは、下部 (位置 IV) および上部 (位置 II) の半金型を製造するための 2 台の半自動成形機と、鋳造コンベア (位置 VII) で構成されます。 pos X で組み立てられたフォームは pos に到着します。 XI - 貨物が積み込まれる貨物コンベヤーと、保管場所へ。 XII、金属で満たされています。さらに移動すると、充填されたフォームは強力な換気システムを備えた冷却チャンバー (位置 XIII) に入ります。位置で。 XIV 冷却されたフォームから積載物が取り出されます。

上部フラスコはブローチ装置によって位置に引き寄せられます。 I は上型製造用の機械に移送されます (位置 II)。鋳物と混合物の塊を備えた下半型が位置に進みます。 III、下部フラスコを引っ張り、ひっくり返して下半分を製造する機械に移します（位置IV）。

プッシャーに近づくと、鋳造された混合物の塊がポスに転送されます。 V-冷却格子（アキュムレータ）。短時間冷却した後、pos に入ります。 VI - ノックアウト格子。破壊されて鋳物が解放されます。

成形機には 2 台のプレスがあり、その間に昇降機構と混合物ディスペンサーがあります。フラスコを受け取ったら、モデルプレートと組み合わせてホッパーディスペンサーに押し付け、混合物の特定の部分をフラスコに分配します。次に、フラスコはマルチプランジャーヘッドを備えた左右のプレスの下に移送されます。

プレスプロセスの後、下半型は中央の位置に戻り、モデルが引っ張られた後、入ってくるフラスコによって押し出され、posに移されます。 Ⅷ. ここで、下型を裏返してコンベア台に置きます。位置で。 IXロッドはこの半金型に取り付けられます。

posに近づくとき。 X、金型の下半分が上半分で覆われ、金型が充填されます。上型も下型と同様に作ります。

ラインの生産性は、成形機の種類と金型の寸法に応じて、1 時間あたり 200 ～ 280 個の金型です。

米。 23. 自動成形ラインのスキーム。

現代の冶金生産では 2 種類の最終製品が生産されます。 1 つは圧延金属で、レール、ビーム、チャンネル、丸鉄、角鉄、帯鉄、薄板などの異形金属 (一定の断面を持つ棒) です。圧延製品は、鉄鋼精錬工場で精錬された鋳鋼インゴットから作られます。鋳造ビレットも最終製品の一種です。

現代の冶金プロセスの一般的なスキームを図に示します。 1、鉱山から抽出された鉄鉱石が採掘および処理プラントに入り、そこから廃岩の一部が除去されることがわかります。鉱山で採掘された石炭はコークス工場に送られ、コークス炭がコークスに変換されます。濃縮された鉱石とコークスは、銑鉄を精錬する高炉に装入されます。液体鉄は、一部は鋳造工場に、一部は製鋼所（BOF、平炉、電気製鋼）に移送されます。鋳造工場では、さまざまな形状のビレットが製造され、鉄鋼精錬工場でインゴットが鋳造され、その後、圧延工場で圧延金属が製造されます。

米。 1. 現代の冶金プロセスの図

米。 2. カビとその要素。砂型で鋳物を作る手順は次のとおりです。
a - 鋳造図面。 b - 鋳造モデル; c - モデルの上半分を下半分の上に置き、上部フラスコを取り付けます。 g - コアボックス; d - ロッド; e - モデルの半分の半分の形式からの抽出。 g - 上半型を下側に取り付ける。 h - スプルーを使用した鋳造。 1 - モデルの上半分と下半分。 2 - ゲートシステムのモデル。 3 - 上部フラスコ。 4 - 下部フラスコ。 5-ロッドの形状。 6 - ロッド

米。 3. キャストの順序

鋳造技術の本質とは何でしょうか？鋳造を行うには、次のことを行う必要があります。

1) 計算をします。溶融するにはどのくらいの量の材料を装入物に導入する必要があります。これらの材料を準備します。許容可能なサイズに切ります。ゴミを取り除いてください。各成分の正しい量を量ります。材料を溶解装置に投入します (バッチの混合と投入のプロセス)。
２）溶解を行う。必要な温度、流動性、適切な化学組成を有し、非金属介在物やガスがなく、凝固時に欠陥のない微細結晶構造を形成でき、十分に高い機械的特性を備えた液体金属を得る。
3) 溶解が終了する前に、金属の高温、その静水圧、およびジェットの精練効果に耐えて崩壊することがなく、ガスを通過させることができる鋳型 (金属を流し込むための) を準備します。金属から放出され、細孔または溝を通して再形成されます（成形プロセス）
4) 金属を炉から取鍋に放出します。金属を入れた取鍋を鋳型まで搬送します。ジェットの切れ目やスラグが金型に入るのを避けて、金型を液体金属で満たします。
５）金属が凝固した後、型を開けてそこから鋳物を取り出す（鋳物をノックアウトするプロセス）。
６）鋳物からすべての湯口（湯口チャネル、スラグトラップ、スタンドパイプ、ボウル、バルジ内で凍結した金属）、および形成された潮目およびバリ（低品質の鋳物または成形品が原因）を分離する。
７）鋳物表面に付着した鋳物粒子や中子砂を洗浄する（鋳物洗浄作業）。
8) 完成した鋳物の外観検査を実施して、欠陥の可能性を特定します（鋳物選別工程）。鋳物の品質と寸法を管理します。

鋳造シーケンスを図に示します。図２および図（図３）に示されている。

鋳造技術で最も重要なことは、第一に、必要な特性を備えた完全に高品質の溶湯を溶解すること、そして第二に、信頼性があり、安定しており、耐久性があり、ガス透過性の鋳型を準備することです。したがって、鋳造技術では溶解と成形のステップが支配的です。

鋳造では、数グラムから数百トンの重さ、数ミリメートルから数十メートルのサイズの部品を製造でき、他の方法では得られない最も複雑な形状を実現できます。鋳造は、延性と脆性の両方のさまざまな合金に適しています。鋳造では、最小限の機械加工代でブランクが製造され、場合によっては機械加工代がまったく必要ない部品も製造されるため、金属の消費量と機械加工の量が大幅に削減されます。ソ連では、鋳物の総残高に占める鋼鋳物の割合は約23％、鋳鉄 - 72％、非鉄合金 - 5％を占めています。造船用の鋳造製品は、船首、船尾柱、アンカー、チェーンなどの大型鋼鋳物です。これらの鋳物は、ほとんどの場合、独自の鋳造工場と鋳造工場を持つ企業によって実行されます。鋳物製造の本質は、液体金属を型に注入することによって成形部品 (ブランク) が得られることであり、そのキャビティはそのサイズと形状に対応しています。金属の結晶化後、鋳物と呼ばれる鋳造部品 (ブランク) が金型から取り外され、さらなる加工に送られます。単回使用と繰り返し使用の形態を適用します。ワンタイム金型で鋳物を製造する技術プロセスは、鋳造工場の対応する部門で実行される多数の作業で構成されます (図 4.1)。

米。 4.1. 使い捨て型で鋳物を製造するための技術プロセスのスキーム

鋳造合金は、必要な機械的、物理的、化学的特性に加えて、流動性、収縮、偏析、ガス吸収などの特定の技術的特性を備えている必要があります。

流動性 - 液体金属が鋳型のスリット状の空洞を満たし、鋳物の輪郭を明確に再現する能力。流動性が良好であれば、金属がどんなに複雑であっても、金型キャビティ全体を満たしますが、流動性が不十分であると、鋳物の薄い部分にアンダーフローが形成されます。流動性は、注入された合金の化学組成と温度に依存します。リン、ケイ素、炭素はそれを改善しますが、硫黄はそれを悪化させます。液体金属の温度を高めると流動性が向上します。

収縮とは、固体状態での結晶化と冷却の過程での金属の体積と鋳物の直線寸法の減少です。

偏析 - 鋳造品の断面全体にわたる合金の化学組成の不均一性。

ガス吸収 - 液体状態の鋳造合金が酸素、窒素、水素を溶解する能力。溶解度は溶解物の過熱とともに増加します。鋳型に注がれたガスを飽和させた溶湯が冷えると、ガスの溶解度が低下し、金属から漏れ出て鋳物内にガスシェルが形成されることがあります。

応力の大きさ、穴の形成、気孔率は、鋳造品の角の正しい嵌合と設計に依存します。鋳物を設計するときは、同等性を観察する必要があります。金型の分割面に垂直な垂直壁上の成形傾斜の存在。壁をペアにするときのスムーズな移行。フィレなどの存在。

現代知識研究所

ヴィチェブスク支店

学科：「情報学と経営」

専門分野：「生産技術」

テスト

テーマは「鋳造技術」
生産"

2年生

グループZE00/4

ヴィテブスク

トピック: 鋳造技術

1. 鋳造工場の本質とその発展 ................................................................ ……2

2. 使い捨ての砂粘土型での鋳造 ................................................... .....3

3. 特殊な鋳造方法 .................................................... ......................................................10

4. 文献 ................................................................................ ................................................................................... . 15

1. 鋳物生産の本質とその発展

鋳造は、将来の部品の形状と寸法を再現する中空の型に溶融金属を注入することによって、成形された製品 (鋳物) を得るプロセスです。型内で金属が凝固した後、鋳物、つまりワークピースまたは部品が得られます。鋳物は機械工学、冶金学、建設分野で広く使用されています。

鋳鉄、鋼、銅、アルミニウム合金、亜鉛、マグネシウムなどから、さまざまな重量（数グラムから数百トン）、単純な形状から複雑な形状の鋳物を得ることができます。鋳物は、他の金属加工法（圧接、溶接、切削）では製造不可能、あるいは経済的に無理な複雑な形状の成形品を得る場合や、低可塑性金属や金属から製品を得る場合に特に有効です。合金。

長い技術開発の中でさまざまな鋳造技術が開発されてきましたが、鋳造プロセスの基本的なスキームは、その発展の 70 世紀以上にわたって大きく変わっておらず、次の 4 つの主要な段階で構成されています。液体金属を型に流し込み、硬化した鋳物を型から取り出します。

今世紀半ばまで、鋳造法は成形されたブランクを得る最も重要な方法の 1 つと考えられていました。鋳造部品の質量は、トラクターや農業機械の約60％、圧延機の最大70％、工作機械や印刷機械の最大85％でした。しかし、鋳物（特に鋳鉄）の入手が比較的容易で低コストであること、脆性金属や合金から複雑な部品を製造できることなど、鋳物工場での生産には利点がある一方で、多くの重大な欠点もあります。労働生産性がかなり低く、組成が不均一であり、ワークピースの材料の密度が低下し、その結果、加圧処理によって得られるワークピースよりも強度特性が低くなります。

第 11 次 5 か年計画の期間中、ソ連では鋳造設備の生産量が大幅に増加しました。鋳物の成形、注入、ノックアウトのための自動ラインの生産が習得され、最新の砂準備装置のセットが作成され、特殊な鋳造方法のためのあらゆる種類の機械の生産が習得され、機械化と自動化のレベルが向上しました。技術プロセスが大幅に増加しました。

2000 年までのソ連の経済発展の主な方向性により、機械工学の発展が大幅に加速されました。設定された課題の解決には、鋳造工場の再建と近代化、時代遅れの設備の高性能自動および半自動鋳造機、ロボット複合体への置き換えによって大きく貢献できます。金属を節約し、エンジニアリング製品の材料消費を削減するための大きな埋蔵量は、合金鋼や高強度鋳鉄からの鋳造、および特殊な方法で得られる精密鋳造の割合を増やすことにあります。

鋳物工場の仕事に関する主な技術的および経済的指標は次のとおりです。鋳物の年間生産量（トン）。労働者1人当たりの鋳物の生産量（生産量）。工房の生産エリア1平方メートルから鋳物を食べる。適切な金属の収量（金属充填物および液体金属の質量のパーセンテージとして）。鋳造不良品の割合（パーセント）、機械化のレベル。特別な方法で得られた鋳物の割合。鋳物1トンのコスト。

鋳造コストの構成では、主なシェアは金属のコストです（最大 80%）。鋳造生産の技術的および経済的分析を実行する場合、廃棄物、スパッタ、不良品などによる金属損失の可能性に直接関係する技術プロセスの段階および要素に特別な注意を払う必要があります。

鋳造のコストは、生産量、技術プロセスの機械化と自動化のレベルによって異なります。

2. 使い捨ての砂粘土型での鋳造

使い捨ての砂粘土型での鋳造は、鋳物を得る最も一般的で比較的簡単な方法です。ワンタイムの砂粘土鋳型は、テンプレートに従って土壌 (鋳造所の床) に直接準備することも、モデルに従って特別なフラスコボックスで準備することもできます。大きな部品（フレーム、柱など）の鋳物は土中で得られ、小さな鋳物は通常フラスコ型で得られます。

鋳物の外形は金型の凹部に対応しており、穴は金型キャビティに挿入されたロッドによって得られます。

フラスコ型で鋳物を製造する技術プロセス（図1）は、準備段階、主段階、最終段階の3つの段階で構成されています。

模型店で作られる模型装置は、金型や中子を作るための装置です。ツールには、部品のモデル、モデルの下のシールド、コアボックス、ゲートシステムの要素のモデル、およびフラスコが含まれます。

モデル（図2、a）は、サイズと外形が将来の鋳物に対応する土の形の空洞を得るのに役立ちます。金属は凝固後に収縮（体積が減少）するため、模型の寸法は若干大きめに作られています。

モデルは木、プラスチック、金属で作られています。材料の選択は、製造条件と、寸法精度と表面仕上げの点で鋳造に適用される要件によって異なります。モデルを金型から簡単に取り外せるように、モデルには成形用の傾斜が付けられており、多くの場合、2 つ以上のパーツから取り外し可能で、スパイクで簡単に固定できます。

模型に穴や凹みのある鋳物を得るために、適切な場所に突起、つまりロッドを取り付けるための跡を金型に残すロッドマークが提供されます。鋳型内で中子が占めている場所には金属が充填されておらず、中子を除去すると鋳物に穴または凹みが形成されます。ロッドは特殊なコア混合物から作られ、手作業または機械でコアボックスに詰められます（図2、b）。この場合、金属の凝固中の鋳物の寸法の変化が考慮されます。ロッドの寸法は、金属の収縮量だけ穴より小さくなければなりません。製造の複雑さに応じて、コアボックスはソリッドに作られたり、分割されたりします。少量のロッドの場合、ボックスは木製ですが、大量生産の場合、特に鋳造精度の要件が高まると、金属製のボックス (鋳鉄またはアルミニウム合金) が使用されます。

ゲートシステムのモデルは、金属を供給し、スラグを保持し、金型キャビティから空気を排出する役割を果たすチャネルとキャビティを形成するように設計されています (図 2、c)。ゲートシステムの装置は、金型への金属の静かで衝撃のない流れを提供し、金型を損傷から保護します。

モデル下シールドプレートは、手動で金型を作成するときにモデルをその上に配置し、フラスコを取り付けるために使用されます。

機械成形による量産では、丁寧に加工した木型や金属製の型板に、ゲートシステムの部品や要素のモデルをしっかりと固定したり、一体化したものを使用することが効果的です（図2、d）。

型 - 木製または金属製のフレーム、フレーム。その主な目的は、砂と粘土の混合物を保持し、製造、輸送、金属の注入中に型の十分な強度と剛性を確保することです。

成形体と中子の混合物は主に、特定の粒径と耐熱性を備えたケイ砂で構成されています。

図1 鋳枠鋳型での鋳物の製造技術プロセス

成形体と中子の混合物には可塑性とガス透過性が必要であり、それから作られる金型や中子は十分な強度を備えている必要があります。これらの特性は、粘土、亜麻仁油、デキストリン、液体ガラス、さらにおがくずや泥炭チップを基材に添加することによって実現されます。湿らせた粘土を結合剤として加えます。

金属を型に流し込んだ後に燃え尽きるおがくず、泥炭チップは、混合物のガス透過性を高める追加の細孔を形成します。

図2 モデル機器:

a - 部品モデル; b - コアボックス。 c – ゲートシステムモデル。
g - モデルの下のプレート。 d - フラスコ。

オイルバインダー（亜麻仁油、亜麻仁油）は通常、コア混合物に添加され、成形用のものと比較してより高い強度を持つ必要があります。鋳型砂と中子砂の準備は鋳造工場の地盤準備部門で行われ、予備準備 (乾燥、研削)、原料の投入、均一な組成が得られるまでの完全な混合の作業が含まれます。現代の鋳造工場では、これらの作業は機械化されています。調製された混合物は、水分をより均一に分散させるためにバンカー内で熟成され、ほぐして得られた特性を制御した後、成形業者の作業場に輸送されます。

鋳物砂は目的に応じて、フェーシング、フィリング、均一に分けられます。液体金属と直接接触する表面混合物は、高品質の新鮮な材料から調製されます。使用済み（燃焼した）混合物は充填剤として機能します。大量生産では、型は単一の混合物から作られます。その材料は、使用済みの混合物に砂、粘土、バインダーなどを新たに加えたものです。

コアの製造は、コア混合物を箱に詰め、手動または機械で押し込むことによって行うことができます。中子の機械準備は、プレス、振盪、砂投入などの中子機械で行われます。量産では、中子は中子機、乾燥炉、各種搬送装置からなる生産ラインで生産されます。成形された生のロッドは、乾燥オーブンまたはチャンバー内で 160 ～ 300 °C の温度で乾燥され、高い強度が与えられます。

最近、ほとんどの工場では、液体ガラス上の速乾性混合物からロッドを製造する方法が使用されています。この場合のロッドの乾燥または化学的硬化は、ロッドに二酸化炭素を 2 ～ 3 分間吹き付けることによって行われます。一部の工場では、高周波電流を使用したロッドの高速乾燥を導入しています。

これらの乾燥方法を使用すると、鋳物の生産サイクルが 2 ～ 5 分の 1 に短縮され、工場の生産エリアの Hm 2 からの鋳物の除去が増加し、輸送コストとエネルギーコストが削減されます。

図3 スリーブ成形の技術プロセス

成形は、使い捨ての砂粘土型での鋳物の製造において最も複雑で時間のかかる作業です。金型の製造の複雑さは、鋳物を取得する全体の複雑さの 40 ～ 60% です。

中小型の鋳物を大量・大量生産する条件では、機械成形が使用されます。手成形は、個別の小規模生産だけでなく、大型鋳物の生産にも使用されます。現在、多くの作業 (鋳型砂の供給、タンピング、モデルの抽出、鋳枠の回転と移動) が機械化されているため、「手動成形」という概念はやや時代遅れです。

ブッシングタイプの部品の鋳造品を手動で成形する順序を考えてみましょう。

モデル 2 の半分をサブモデルシールド 3 (図 3、a) 上に置き、下部フラスコを取り付けます。次に、非付着性ダストをふるい 4 を通してモデル表面に適用します - 木炭ダスト、グラファイト粉末 (図3、b)。シャベル５を用いて模型に表面鋳物砂を塗布し、その後、充填鋳物砂で枠全体を覆う（図３ｃ）。混合物は手動または空気圧ランマー 6 で圧縮され (図 3、d)、その残留物はかき集められ、ガスの排出を促進するためにスタッフィングボックス (千枚通し) 7 で穴が開けられます (図 3、e)。次に、モデルが成形された下部フラスコを 180°ひっくり返し、モデルの後半 8 と上部フラスコ 9 を取り付けます (図 3、f)。ゲートシステム１０のモデルを設置した後、上部フラスコが同じ順序で成形される（図３、ｇ）。成形の最後に、フラスコを分解し、モデルを慎重に取り外し、型の崩れた場所を修正し、内側からほこりを取り除き、サイン11の代わりに下半型にロッド12を置きます（図 3、h)、上半金型を下半金型に再取り付けし、ボルトやクランプで固定するか、単に荷重で押し下げて、金属が金型のパーティング面を突き破るのを防ぎます。この形状では、金型に金属を流し込む準備が整います。

大きな鋳物を得るには、金型の寸法に応じて、組み立て前に半金型を 350 °C の温度で 6 ～ 20 時間乾燥させます。

機械成形は、成形機に稼働時間の少なくとも 40 ～ 60% の負荷がかかる場合、連続生産および大量生産の条件で経済的に実行可能です。しかし、わが国の大手工場の経験によれば、クイックチェンジパターンプレートを使用すれば、個別生産においても機械成形が経済的に正当化されることがわかります。この場合、モデルの変更は 1.5 ～ 2 分で実行されます。短時間で再構築して新しい鋳物を得ることが可能です。

機械成形の本質は、型板と鋳型の取り付け、鋳型砂の鋳型への充填、混合物の圧縮、型からのモデルの取り外しという主要な作業の機械化にあります。成形機を個別に設計することにより、フラスコの回転、完成した半型の機械テーブルからの取り外し、組み立てへの移送など、いくつかの補助作業を機械化することもできます。

混合物の圧縮方法に応じて、成形機はプレス、振とう、砂投入（図4）と複合（振とう＋プリプレスまたはバイブレータによるプレス）に分けられます。

プレス機は最もシンプルで生産性が高くなりますが、フラスコの高さに沿って混合物の圧縮が不均一になり、振盪機は生産性が低くなりますが、プレプレスと組み合わせることで、高低圧でも土をより均一に圧縮することができます。大きなフラスコ。砂投入機は中型および大型のフラスコに詰めるのに使用されます。それらは高い生産性（最大50...70 m 3 /h）によって区別され、フラスコの高さに沿って土を最も均一に圧縮します。

成形機と他の機械や機構を備えた搬送装置を組み合わせることで、インライン（機械化、半自動、自動）成形セクションを作成することができます。

図4 成形機:

a - 押します。 b - 震える。 c - 砂投げ機。

機械成形は、金型作業者の作業を容易にするだけでなく、労働生産性を向上させ、より小さな加工代でより高精度な鋳物を得ることができ、不良品を削減することができます。

鋳物製造の複雑さ全体のうち、金属を溶かして型に流し込むプロセスは約 7 ～ 10% を占めます。ただし、これらのプロセスは鋳物の品質とコストに決定的な影響を与えるため、特に責任があります。

最も重要な鋳造合金は、鋳鉄 (ねずみ、高強度)、鋼 (炭素、合金)、銅合金 (青銅、黄銅)、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛合金などです。

ねずみ鋳鉄、青銅、シリコンを含むアルミニウム合金 (シルミン) は、最高の鋳造特性を備えています。鋳鉄は主にキューポラとシャフト炉で製錬されます。キューポラ炉は連続運転の垂直シャフト炉で、鋳物用石炭コークスとエアブラストで動作します。キューポラの容量はそのサイズに応じて 1 ～ 30 t/h、最高到達温度は 3400 ～ 1420 °C です。キューポラ内での溶解プロセスの強化は、酸素富化空気による熱風 (400 ～ 500 °C) を使用して実行されます。

最近、コークス炉とガスキューポラが普及し、金属の品質の向上、装入材料のより適切な使用、溶解時間の短縮により、プロセスの技術的および経済的指標をさらに改善することが可能になりました。

工業用周波数電流で動作する鉄製錬用の誘導炉は、最も有望な溶解ユニットです。これらを使用すると、高い機械的特性を備えた均質な組成の鋳鉄を溶解することができ、それによって鋳物の質量を大幅に減らすことができます。誘導炉では加熱温度が高いため、安価な鉄鋼廃材を使用し、浸炭することで必要な化学組成の銑鉄を得ることができます。

炭素鋼および低合金鋼（部分的に高合金）からなる大型および中型の鋳物のワークショップでは、最大 80 トンの容量を持つ酸性および塩基性の平炉が使用されます。炭素および低合金鋼の中型鋳物、非重要鋳物用 - 小型ベッセマー転炉、キューポラから入る鋳鉄。高周波誘導炉とエレクトロスラグ再溶解ユニットは、特に重要な鋼鋳造工場で使用されます。

非鉄金属の合金は、その特性 (融点、化学活性など) や生産規模に応じて、るつぼ炉、火炎炉、電気反射炉、誘導炉、真空アーク炉、真空電子ビーム炉で溶解されます。

鋳造業界で使用されるすべての溶解ユニットは、特定の一般要件を満たさなければなりません。金属の溶解と過熱に必要な温度を提供し、十分な生産性を備え、経済的であること（液体金属 1 トンあたりの燃料とエネルギーの消費量が最小限であり、金属廃棄物が最小限であること）、溶融金属をガスや非金属介在物による汚染から多かれ少なかれ確実に保護します。

溶融金属は、さまざまな容量の取鍋で鋳造エリアに供給されます。

鋳物の品質は、鋳造規則の遵守に大きく依存します。金属は、膨らみと利益が現れるまで、連続的にスムーズに型に流し込まれます。鋳造温度は常に合金の溶融温度よりも高くなりますが、金型への良好な充填を確保するには過熱を最小限に抑える必要があります。注湯温度が高すぎるとガスが多量に発生し、鋳物砂が鋳物表面に焼き付き、収縮が大きくなります。注がれた金属の温度は、光学式高温計または熱電対によって制御されます。

鋳物が十分な機械的強度を獲得する一定の温度まで凝固および冷却した後、鋳型から叩き出されます。鋳物をさらに冷却した後、ロッドはノックアウトされます。

鋳物のノックアウトは、大量の熱と粉塵の放出を伴う、鋳造工場で最も困難な作業の 1 つです。ノックアウト、トリミング、洗浄の作業の複雑さによると、それらは鋳物製造の総労働集約度の 30 ～ 40% を占めます。

ノックアウトプロセスの本質は、金型を破壊し、周囲の成形土から鋳物を解放することです。現代の鋳造工場では、ノックアウトプロセスは機械化されており、さまざまな振動機械、ほとんどの場合は振動格子上で実行されます。鋳物砂は火格子を通って落下し、ベルトコンベアに入り、再利用するために鋳物部門に輸送されます。

ノックアウト後、鋳物はトリミングされ、洗浄されます。剪定は、利益、上流および湾を鋳物から分離することから成ります。

剪定は大変な作業であり、機械化するのは困難です。空気圧ノミ、バンドソーおよび丸鋸、プレス、ガス切断を使用して製造されます。

鋳物の洗浄は、ハツリ加工後の鋳物焼け（クラスト）やスケール、小さなバリなどを除去する作業です。洗浄の主な目的は、その後の加工の複雑さを軽減し、切削工具の摩耗率を減らすことです。鋳物は、回転（タンブリング）ドラム、砂油圧式およびショットブラスト機を使用して、焼けた土やスケールを取り除きます。また、他の洗浄方法ではアクセスが難しい鋳物の内面を化学的および電気化学的に処理することによって洗浄されます。

トリミング後に残る小さなバリや凹凸の洗浄は、粗粒砥石を備えたポータブルおよび固定式研削盤で行われます。

機械工場に送られる前に、鋼鋳物は必ず熱処理 (焼きなましまたは焼きならし) を受けて、内部応力を緩和し、金属粒子を研磨します。場合によっては、他の合金の鋳物に熱処理が施されます。

結婚は鋳物製造のあらゆる段階でさまざまな理由で発生する可能性がありますが、修正可能な修復不可能な欠陥も存在します。鋳造品の欠陥の主な種類は次のとおりです。ガス、収縮、土およびスラグのシェル。亀裂。金属と接合部のアンダーフィル。表面冷え（鉄鋳物の場合）。表面の浅い欠陥は、溶接、プレス（エポキシ樹脂による）、メタライゼーションによって除去されます。歪みは編集により修正できる場合があります。冷えは鋳造品の追加の焼きなましによって除去されます。

内部および外部に深い欠陥がある鋳物は再溶解のために送られます。適切な鋳物は、さらなる加工のために機械工場に送られるか、完成品のために倉庫に送られます。

3. 特殊な鋳造方法

近年、特殊な鋳造法が鋳造業界のいたるところに導入されており、使い捨ての砂粘土鋳型による従来の鋳造法と比較して多くの利点があります。特殊な方法で得られる鋳物の割合は着実に増加しています。

特殊な方法には、a) 永久金型 (チルモールド) への鋳造、b) 遠心鋳造、c) 圧力下での鋳造、d) 薄肉のワンタイム鋳型への鋳造、e) インベストメントモデルによる鋳造、f) 皮質鋳型またはシェル鋳造、 g) エレクトロスラグ鋳造。

特別な鋳造方法により、表面品質が良好で、より正確な寸法の鋳物を得ることが可能になり、金属の消費量と機械加工の手間が軽減されます。鋳物の機械的特性を改善し、結合による損失を軽減します。成形材料の消費を大幅に削減または排除します。生産スペースを削減します。衛生環境を改善し、労働生産性を向上させます。 ...

特殊な鋳造方法による作業のほとんどは、簡単に機械化および自動化できます。

使い捨ての砂粘土型の鋳物を何らかの特別な方法で置き換えることが経済的に実現可能かどうかは、生産規模、鋳物の形状とサイズ、使用する鋳造合金などによって異なります。新しい技術プロセスに関連するすべてのコストの徹底的な技術的および経済的分析に基づいて決定されます。

最も一般的なものの 1 つは、 金型鋳造。チル金型は、鋳鉄または鋼で作られた固体または分割金型です。

チルモールドは、非鉄または鉄と炭素の合金から多数の同一の鋳物を製造するように設計されています。金型の抵抗は、鋳造品と金型自体の材質と寸法、および動作モードの順守によって決まります。鋳鉄鋳型のおおよその耐性は、錫鉛で 200,000、亜鉛で 150,000、アルミニウムで 50,000、または鋳鉄鋳物で 100 ～ 5000 です。大量生産および大量生産 (少なくとも 300 ～ 500 個の鋳造バッチ) の両方でチル金型を使用することをお勧めします。

金属を注ぐ前に、金型は 100 ～ 300 °C の温度に加熱され、溶融金属と接触する作業面は保護コーティングでコーティングされます。コーティングにより、金型の耐用年数が長くなり、金型の壁への金属の溶接が防止され、鋳物の取り出しが容易になります。加熱すると、金型の亀裂が防止され、金型への金属の充填が容易になります。動作中、注入された金属から放出される熱により、金型の必要な温度が維持されます。硬化後、鋳物を振るかエジェクターを使用して取り除きます。

冷間鋳造により、ライザーとライザーの金属の消費量を削減し、より高い精度と表面仕上げの鋳物を得ることができ、物理的および機械的特性を向上させることができます。しかしながら、この鋳造方法には欠点もあります。金属が急速に冷却されると、複雑な形状の薄肉鋳物を得ることが困難になり、鋳鉄鋳物に難削材の表面が現れる危険性が生じます。

射出成形- 非鉄金属から正確な形状の鋳物を得る最も生産的な方法の 1 つ。この方法の本質は、液体またはどろどろの金属を型に充填し、過剰な圧力下で結晶化させた後、型を開いて鋳物を取り出すという事実にあります。

圧力を作り出す方法に応じて、ピストンとガス圧による鋳造、真空吸引、液体スタンピングに区別されます。

ピストン圧力下での最も一般的な鋳物の成形は、高温または低温の圧縮チャンバーを備えた機械で行われます。射出成形に使用される合金は、十分な流動性、結晶化の温度と時間の間隔が狭く、金型材料と化学的に相互作用しない必要があります。検討した方法で鋳物を得るには、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム合金、および銅（真鍮）をベースにした合金が使用されます。

射出成形では、計数機のドラム、最大 50 kg のカメラ本体と本体部品、オートバイのエンジンのシリンダーヘッドなどの機器の部品が製造されます。鋳物には穴、刻印、雄ねじ、雌ねじが形成されます。

図5 特殊な鋳造方法

a - 圧力がかかっている。 b - 遠心力。

図 5、a は、ピストン機械 (低温垂直圧縮チャンバー付き) で鋳物を得る手順を示しています。溶融金属は垂直加圧チャンバー 2 に分割して供給されます。下方に移動すると、ピストン 1 が金属を押し、ヒール 4 を下降させます。その結果、供給チャネル 3 が開き、金属が金型キャビティ 5 に入ります。 . 金型に充填して 3 ... 30 秒間保持した後、ピストンとヒールが上昇し、同時にヒールがスプルーを切断してプレス残留物を押し出します。金型８の可動部が右方向に移動し、鋳物７が容易に取り外される。鋳物の内部の空洞や穴は金属棒を使用して作られます。

作業を開始する前に、金型を加熱し、潤滑します。動作中、必要な温度が維持され、金型には定期的に潤滑剤が塗布されます。

金型は合金工具鋼 (3Kh2V8、KhVG、Kh12M など) で作られ、高温焼戻し処理が施されています。金型のコストは金型のコストの3〜5倍高くなります。

金型の耐久性は、鋳物のサイズと形状に応じて、亜鉛合金の鋳物で 300 ～ 500 千個、アルミニウムの鋳物で 30 ～ 50 千個、銅の鋳物で 5 ～ 20 千個です。ピストンマシンの生産性は 1 時間あたり 500 個の鋳造に達します。

大量生産の条件では、射出成形の使用は経済的に正当化されます。この方法を使用すると、鋳物を入手する手間を10〜12倍、機械加工の手間を5〜8倍減らすことができるからです。

製造精度が高く、圧力下で製造される鋳物の機械的特性が向上するため、一度限りの金型で鋳造する場合と比較して、金属の最大 30 ～ 50% の節約が達成されます。これにより、プロセスを完全に自動化できる可能性が生まれます。

遠心鋳造法主に、非鉄合金や鉄炭素合金、バイメタルから回転体（ブッシュ、ピストンリングのシェル、パイプ、ライナー）などの中空鋳物を製造するために使用されます。この方法の本質は、液体金属を回転する金属またはセラミックの型（型）に注ぐことにあります。遠心力により液体金属が金型の壁に投げ込まれ、それに沿って広がり、硬化します。

長いパイプとスリーブは水平回転軸を備えた機械で鋳造され、短いブッシュ、大径のクラウンは垂直回転軸を備えた機械で鋳造されます。

検討中の鋳造方法では、緻密でガスや非金属介在物のない、細粒構造の鋳物が得られます。

遠心鋳造は生産性が高く（直径200～300mmの鋳鉄管を1時間で40～50本鋳造可能）、中子を使用しない中空鋳物や連続鋳造によるバイメタル鋳物を得ることが可能です。 2 つの合金 (鋼と青銅など) の注入。

ダイカストと同様に、液体金属を流し込む前に金型を加熱し、保護コーティングを施します。注湯後、機械の生産性を高め、過熱を防ぐために、金型を水シャワーで冷却することがあります。

遠心鋳造法は、高い生産性とプロセスの簡素化に加えて、固定された砂粘土鋳型や金型に鋳造するのと比較して、より高い品質の鋳物を提供し、ライザーやリフトのための金属の消費をほぼ排除し、良品の歩留まりを高めます。 20 ... 60% キャストします。

この方法の欠点としては、金型や設備のコストが高いこと、鋳造できる範囲が限られていることなどが挙げられます。

インベストメント鋳造以下の内容で構成されます。金属は、低融点モデル組成からモデルに従って (これも 1 回限り) 作成された 1 回限りの薄壁セラミック型に注入されます。このようにして、数グラムから 100 kg までの重量の合金から精密な鋳造品が得られ、実際には機械加工を必要としません。

得られる鋳物の寸法精度と表面仕上げにより、機械加工の量を削減したり、機械加工を放棄したりすることが可能になります。これは、機械加工が難しい合金から部品を製造する場合に特に重要です。

実行されるモデルに応じた鋳物を製造する技術には、次の段階が含まれます。モデル組成物を型に押し込むことによってワックスモデルを得る；共通のフィーダー上でモデルのブロックを組み立てる（小型鋳物の場合）。単一のモデルまたはブロックの表面に耐火コーティングを適用する。耐火物（セラミック）モールドシェルからの溶解モデル。アニーリング金型; 熱した金型に金属を流し込む作業。

分割型は、モデルの質量と鋳造金属の収縮を考慮して、部品の図面またはその規格に従って鋼またはその他の合金で作られます。

ペースト状のモデル組成物（例えば、パラフィンにセレシン、石油ビチューメン、ロジン、ポリエチレンなどの添加物を加えたもの）を注射器またはプレス機でプレスします。

出来上がったモデルを型から外し、耐火物コーティングで何層かに内張りし、バインダーに数回浸し、ケイ砂を振りかけます。コーティングの各層が乾燥されます。小さな鋳物のモデルは、コーティングする前にブロックに組み立てられ、それらを共通のゲートシステムに接続 (はんだ付け) してから、ブロックのライニングが行われます。

セラミックシェルからのモデルの溶解は、熱風または熱水で行われます。モデルの材料は再利用のために収集され、結果として得られる滑らかな作業面を備えたセラミックモールドが焼成に送られます。後者は、フォームに機械的強度を与え、モデル材料を最終的に除去するために必要です。鋳型をスチール製の箱に入れ、ケイ砂で覆い、ゲートカップを金属の流し込みに使用できる状態にしておき、850 ～ 900 °C の温度で焼成します。

金属は熱した金型に注がれ、これにより金属の流動性が向上し、最も複雑な薄肉の鋳物を得ることが可能になります。

冷却後、鋳物は手吹きまたは空気圧バイブレーターを使用して耐火コーティング層から取り除かれます。キャビティや穴の鋳型残留物は、沸騰した苛性ソーダ溶液で浸出することで除去され、その後、鋳物はソーダを加えた温水で洗浄されます。

鋳物からのゲートシステムの分離は、旋盤やフライス盤、バルカナイト砥石車や振動機械で実行できます。

インベストメント鋳造では、自動車やトラクターの構造、機器製造、航空機部品、タービンブレード、切削工具や測定工具の製造用のさまざまな複雑な鋳物が製造されます。

1 トンのインベストメント鋳造のコストは、他の方法で製造されたものよりも高く、多くの要因 (部品の連続生産、鋳造プロセスおよび鋳造機械加工プロセスの機械化と自動化のレベル) によって決まります。

ほとんどの場合、他の方法で得られた鍛造品や鋳造品の代わりに精密鋳造品を使用する場合、機械加工の労働集約性、金属および金属切削工具の消費量が削減され、大きな経済効果が得られます。最大の効果は、部品のインベストメント鋳造に移行した場合に達成されます。そのコスト構造では金属とフライス加工のコストが大部分を占めており、特に加工が難しい構造材料や工具材料を使用する場合に顕著です。

ほとんどの作業は簡単に機械化および自動化できるため、インベストメント鋳造の導入には大きな注目が集まっています。科学研究機関と先端工場の従業員の共同努力により、インベストメント鋳造用の高性能自動ラインと自動ワークショップが構築されています。

シェル鋳造鋳鉄、鋼、非鉄金属から重量 100 kg までの鋳物を得るために使用されます。薄壁（壁厚 6 ～ 10 mm）の型は、砂と樹脂の混合物、つまり、細粒珪砂と熱硬化性合成樹脂（3 ～ 7%）から作られます。砂と樹脂の混合物は、砂と粉砕した粉末樹脂を溶媒を添加して（コールド法）、または100〜120℃の温度（ホット法）で混合することによって調製され、その結果、樹脂が包み込みます（クラッド）砂粒。次に、混合物をさらに粉砕して個々の穀物を取得し、樹脂で被覆してホッパーに投入します。金属モデルを基に造形を行っております。

ゲートシステムのモデルはモデルプレート上に固定され、200 ... 250 °C の温度に加熱され、離型剤の薄い層が作業面に塗布されます。その後、ホッパーの口を模型板（中に模型が入っています）で閉じ、180度回転させます。混合物が加熱されたモデル上に落ち、樹脂が溶け、15 ～ 25 秒後にモデル上に必要な厚さのシェル (半モールド) が形成されます。バンカーを再度 180°回転させ、残りの混合物をバンカーの底に落とし、半固体シェルを備えたモデルボードをオーブンに入れて 300 ～ 400 °C の温度で最終硬化させます。 40...60秒。特別なイジェクターを使用すると、半金型をモデルから簡単に取り外すことができます。

半型の固定（組み立て）は、金属ブラケット、クランプ、または速硬性接着剤を使用して行われます。中空鋳物用の砂樹脂中子も同様の方法で製造されます。

組み立てたシェルモールドをフラスコに入れて剛性を高め、外側から鉄砲や乾いた砂をかぶせて金属を流し込むと、鋳物が固まった後、シェルモールドは簡単に破壊されます。

シェルモールドで作られた鋳物は、高い精度と表面の清浄さが特徴で、鋳物の質量を 20 ～ 40% 削減し、機械加工の労働強度を 40 ～ 60% 削減することができます。砂粘土鋳型での鋳造と比較して、鋳物製造の複雑さは数分の1に軽減されます。このようにして、クランクシャフトやカムシャフト、コネクティングロッド、リブ付きシリンダーなどの重要な機械部品が得られます。シェルの製造プロセスは簡単に自動化できます。

砂と樹脂の混合物は、砂と粘土の混合物に比べてコストが高いにもかかわらず、鋳物の大量連続生産において大きな経済効果が得られます。

シェルモールド鋳造は、主に鉄系合金（鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼）のほか、銅や特殊合金からの部品の製造に使用されます。

キエフのオートバイ工場では、リブ付きシリンダーがこの方法で改質クロムニッケル鋳鉄から鋳造され、ゴーリキー自動車工場では、高強度鋳鉄からクランクシャフトホールがシェルモールドで得られます。

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