Практическая работа
Тема: Основы технологии литейного производства
Цель:
получить представления об основных способах литья; технологии изготовления отливок методом литья в песчано-глинистую форму.
Теоретическая часть
Литейным производством называется отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных деталей путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию детали.
Основные преимущества и достоинства получения отливок – дешевизна по сравнению с другими способами изготовления деталей и возможность получения изделий самой сложной конфигурации из различных сплавов.
В настоящее время применяют следующие способы изготовления отливок:
1) в песчано-глинистых формах с ручной и машинной формовкой;
2) в металлических формах (кокилях);
3) под давлением;
4) по выплавляемым моделям;
5) в оболочковых формах;
Центробежным литьем и др.
Применение того или иного способа определяется типом производства (массовое, единичное, серийное); массой отливки (мелкими считаются отливки массой до 100 кг, крупные – массой более 1000 кг); точностью и чистотой поверхности отливок; литейными свойствами сплавов; экономической целесообразностью.
Пригодность сплавов для производства отливок определяется следующими литейными свойствами: жидкотекучестью, усадкой, ликвацией, газопоглощением.
В настоящее время существует более 100 различных способов изготовления литейных форм и получения отливок. Причём современные способы получения заготовок литьём в широких пределах обеспечивают заданные точность, параметры шероховатости поверхности, физические и механические свойства заготовок.
В общем, производстве литых заготовок значительный объём занимает литьё в песчано-глинистые формы, что объясняется его технологической универсальностью. Этот способ литья экономически целесообразен при любом характере производства, для деталей любых масс, конфигураций, габаритов, для получения отливок практически из всех литейных сплавов. Технологический процесс изготовления литых фасонных изделий в песчано-глинистых формах состоит из значительного числа операций:
· подготовки формовочной и стержневой смесей;
· изготовление моделей отливки и элементов литниковой системы;
· изготовления форм и стержней;
· заливка форм;
· освобождение отливок из форм;
· обрубка и очистка литья.
Изменяя способ формовки, используя различные материалы моделей и формовочных смесей, можно получить отливки с достаточной чистотой поверхности и точными размерами.
Несмотря на универсальность и дешевизну, способ литья в песчано-глинистые формы связан с большим грузопотоком вспомогательных материалов, повышенной трудоёмкостью и кроме того до 25% массы отливок превращается в стружку при механической обработке.
Поэтому во многих случаях целесообразнее использовать специальные способы литья. По сравнению с литьём в песчано-глинистые формы преимущество специальных видов литья состоит в повышении точности и улучшении качества поверхности отливок а, следовательно, в снижении объёма последующей механической обработки заготовок, в уменьшении массы литниковой системы и резком снижении расхода формовочных материалов. Кроме того, технологический процесс изготовления отливок специальными способами легко поддаётся механизации и автоматизации, что повышает производительность труда, улучшает качество отливок и снижает их себестоимость.
К специальным способам литья относится литьё в оболочковые формы, точное литьё по выплавляемым моделям, литьё в металлические формы (кокили), центробежное литьё, литьё под давлением и непрерывное литьё в кристаллизаторах и др.
Первой операцией в технологическом процессе изготовления отливок в песчано-глинистых формах является подготовка формовочной и, если необходимо, стержневой смесей. В настоящей практической работе этот процесс не рассматривается.
Второй операцией является изготовление литейной формы и стержней. Для изготовления песчано-глинистой формы используют модельный комплект, литейную оснастку и формовочные материалы. В модельный комплект входят: модель, модельные плиты, стержневые ящики, модели всех элементов литниково-питающей системы, включая выпоры и прибыли.
Модель – это прототип отливки, предназначенный для получения в песчаной форме отпечатка, соответствующего наружной конфигурации отливки и знакам стержней. Если отливка изготовляется без применения стержней, то модель не имеет знаковых частей. Если отливка имеет внутренние отверстия или полости, то её модель, как правило делается разъёмной.
По степени механизации различают ручную и машинную формовку. Ручная формовка применяется для получения небольших партий отливок в условиях единичного производства.
Наиболее распространённым способом изготовления литейных форм является формовка в парных опоках по разъемным моделям. Опоки представляют собой металлические рамки, в которых изготавливают литейные формы. Изготовление литейной формы производится в следующей последовательности (рис. 1.7): на модельную плиту устанавливают нижнюю половину модели, модели питателей и опоку, в которую засыпают формовочную смесь и уплотняют. Опоку поворачивают на 180° и устанавливают вторую половину модели, модели шлакоуловителя, стояка и выпора. По центрирующим штырям устанавливают верхнюю опоку, засыпают в неё формовочную смесь и уплотняют. После извлечения моделей стояка и выпора форму раскрывают. Из полуформ извлекают модели изделия, модели шлакоуловителя и питателей, в нижнюю полуформу устанавливают стержень и накрывают нижнюю половину формы верхней. На рис. 1.7 показан разрез собранной формы.
После заливки жидкого металла и его затвердевания литейную форму разрушают и извлекают готовую отливку
На рис.1, б показана модель отливки втулки, которая является разъёмной и состоит из двух частей – нижней и верхней. Половины модели соединяются между собой шипами. По форме модель соответствует наружной конфигурации отливки и знакам стержня. Для облегчения извлечения модели из формы на вертикальных стенах предусматривают формовочные уклоны. Острые углы сопряжённых стенок делают скруглёнными радиусами-галтелями. Собранную форму заливают металлом.
Стержневые ящики служат для изготовления стержней, которые обеспечивают получение в отливке внутренних полостей.
Рисунок 1- Эскиз отливки (а), модель (б), стержневой ящик (в) и литейная форма (г)
Рассмотрим песчаную форму для отливки втулки (рис.1, а). Литейную форму (рис.1, г) изготовляют ручной формовкой в двух опоках (металлических рамках): нижней – (3) и верхней – (4), в которых уплотняют формовочную смесь (10). Полость формы (1) имеет конфигурацию модели втулки. Для выполнения отверстия во втулке в форме используют стержень (2), изготовленный из стержневой смеси в стержневом ящике (1). По размерам стержень длиннее, чем отверстие втулки, так как стержень имеет дополнительные части – знаки, с помощью которых он устанавливается и фиксируется в форме.
Чтобы заполнить полость формы жидким металлом, в форме выполняют систему каналов – литниковую систему, состоящую из чаши (6), стояка (7), шлакоуловителя (8) и питателя (9), обычно в литниковую систему также входит зумпф – углубление под стояком, препятствующее размыванию формы металлом. Воздух, находящийся в полости формы, вытесняется при её заливке металла через каналы (5) – выпоры, которые делают на самых высоких участках полости формы.
Последовательность изготовления:
· нижняя опока;
· верхняя опока;
· сборка;
· наколы;
· покраска.
После затвердевания металла форму разрушают, извлекают отливку, удаляют из отливки стержень. Затем отливку обрубают, – удаляют литниковую систему и выпоры, очищают от пригоревшей формовочной смеси, подвергают термической обработке и передают на механическую обработку. Готовые отливки после отделения литников, выпора и очистки подвергаются контролю с целью выявления дефектов отливки и установления причин их образования.
Видами брака отливок считаются: газовые, земляные, шлаковые и усадочные раковины, трещины, непроливы, заливы в плоскости разъема, коробление, искажение размеров и веса, газовая пористость.
Сущность литья в оболочковые формы заключается в изготовлении отливок путем заливки расплавленного металла в разовую тонкостенную разъемную литейную форму, изготовленную из песчаносмоляной смеси с термореактивным связующим по металлической нагреваемой модельной оснастке, с последующим затвердеванием залитого расплава, охлаждением отливки в форме и выбивкой ее из формы.
Литье в металлические формы (кокиль) является одним из прогрессивных способов получения отливок из чугуна, стали и цветных сплавов массой от нескольких граммов до десятков тонн.
Сущность процесса литья в металлические формы заключается в многократном применении металлической формы, изготовляемой из разных сплавов (чугуна, стали, медного или алюминиевого) В процессе литья полость формы заполняют расплавленным металлом (сплавом). После затвердения металла форму раскрывают, извлекают отливку, производят соответствующую подготовку формы (очистку, обдувку, окраску) и вновь заливают ее. Важным элементом кокиля является защитное покрытие его рабочей поверхности, которое уменьшает интенсивность теплообмена между отливкой и формой, снижает термические напряжения в стенке формы, предохраняет ее от эрозийного разрушения, создает в форме определенную газовую атмосферу, воздействует на силу трения между кокилем и отливкой.
Заполнение пресс-формы и кристаллизация под давлением позволяют получать отливки высокого качества. Чистая по верхность и точные размеры металлической формы, высокая скорость дви жения расплава дают возможность резко сократить продолжительность за полнения, улучшить заполняемость и получить отливки сложной конфигура ции с чистой поверхностью.
Внешнее давление на затвердевающий металл и высокие скорости его охлаждения в металлической форме способствуют измельчению структуры металла в отливке, уменьшению усадочных дефектов, повышению механиче ских свойств.
Литьем под давлением изготавливают отливки для различных отрас лей машино- и приборостроения из цинковых, алюминиевых, магниевых, медных сплавов, реже из чугуна и стали, массой от нескольких граммов до десятков килограммов, обычно тонкостенные, сложной конфигурации с раз- витой поверхностью.
Область применения непрерывного литья – получение сплошных круглых и прямоугольных заготовок под последующую обработку давлением из алюминия, магния, меди и их сплавов, конструкционных, углеродистых и низколегированных сталей; полых цилиндрических заготовок из сплавов на основе меди под обработку резанием; чугунных заготовок, используемых в станках, судо-, автомобиле- и тракторостроении, химической, авиационной и стекольной промышленности.
Сущность непрерывного литья заключается в получении длинномерных отливок послойного поперечного сечения непрерывной заливкой литейных форм-кристаллизаторов на вертикальных или горизонтальных установках непрерывного действия.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Значение и область применения литейного производства.
2. Классификация способов получения отливок.
3. Основные преимущества получения литых деталей.
4. Литейные свойства сплавов.
5. Значение технологии: литьё в песчано-глинистые формы и ее недостатки.
6. Технологический процесс изготовления литых фасонных изделий в песчано-глинистых формах состоит? Операции в технологическом процессе.
7. Специальные способы литья?
8. Основные операции при получении отливок.
9. Формовка ручная и машинная при литье в песчано-глинистые формы.
10. Назначение и изготовление стержней.
11. Способы выбивки и очистки литья.
12. Какие считают виды брака.
13. Сущность способа литья в оболочковые формы и его преимущества.
14. Укажите преимущества литья в металлические формы (кокили).
15. Охарактеризуйте сущность способа литья под давлением.
16. Область применения непрерывного литья.
ОписаниеРАБОТЫ
1. Используя теоретическую часть ответить на контрольные вопросы (кратко).
2. Используя литературу и интернет, заполните обзорно-повторительные таблицы 1 и 2
Таблица 1 –
| Способ формовки | Разновидность формовки | Схемы процессов | Область применения |
| Ручная | |||
| Машинная |
Таблица 2 - Специальные способы литья
| Способ литья | Разновидность формовки | Схемы процессов | Область применения |
| В одноразовые формы | |||
| В многоразовые формы |
3. Опишите (кратко) операции входящие в технологический процесс производства отливок методом литья в песчано-глинистые формы.
Содержание отчета
1. Ответить на контрольные вопросы.
2. Заполненные таблицы 1 и 2.
3. Описание технологии производства заданной отливки методом литья в песчано-глинистую форму, проиллюстрированное рисунками в соответствии с примером оформления, приведенном в приложении 1.