Расчет теплового баланса пламенных и электрических печей.

 

3. Расчет теплового баланса печи

Расчет статей прихода тепла.

1) Тепло, вносимое шихтой, кДж;

Q_ш∙G∙d_ш∙c_ш∙t_ш (3.1)

Q_ш=195000 ∙ 0,97 ∙ 0,469 ∙ 20 = 177422 кДж = 0,177422 ГДж

где G – емкость сталеплавильной печи, кг;

d_ш – доля металла в шихте (d_ш =0,97);

с_ш – теплоемкость шихты (с_ш =0,469 кДж/(кг К));

t_ш – температура шихты (t_ш =20 ⁰С)

2) Тепло, вносимое электрическими дугами, ГДж;

Q_д=η_эл∙W_эл∙10^-6 (3.2)

где η_эл – электрический к.п.д., равный 0,87–0,92;

W_эл – используемая в печи электроэнергия, кДж.

Тепло экзотермических реакций, МДж;

С → СО2	195000 · 0,074=14430
С → СО	195000· 0,053=10335
Si → SiO2	195000· 0,092=17940
Mn → MnO	195000 · 0,0249=4855,5
Fe → Fe2O3	195000 · 0,0098=1911
Fe → FeO	195000 · 0,0248=4836
Fe → Fe2O3 (в дым)	195000 · 0,2211=43114,5
Итого:	Qэкз=97442 МДж=97,442 ГДж

Тепло шлакообразования;

SiO₂ → (CaO)₂ SiO₂, МДж; Q_шл=G · 0.01474

Q_шл.обр=195000 · 0,01474=2880,15 МДж=2,88015 ГДж

Расчёт статей расхода тепла.

1 Физическое тепло стали, кДж

Ǫ _ст=d_ст∙Ǫ∙(С_ст.тв∙t_пл.ст+L_cт+С_ст.ж(t_cт-t_пл.ст) (3.3)

где d_cт-выход стали (dcт=0.91–0.97)

С_тв.ст-удельная теплоёмкость твёрдой стали в интервале температур 0–1500⁰С

(С_тв.ст =0,7 кДж/(кг∙К)).

С_ст.ж-удельная теплоёмкость жидкой стали в интервале температур 1500–1600⁰С

(С_ст.ж =0,837 кДж/(кг*К));

(t_cт-t_пл.ст) – интервал температур плавления стали (1600–1500⁰C)

L_ст-скрытая теплота плавления стали (L_ст=272,16 кДж/кг)

Ǫ_стал=0,91∙195000∙(0,7∙15000+272,16+0,837∙100)=2494698кДж=249,4698ГДж

2 Физическое тепло стали, теряемой со шлакам, кДж;

Q_ст-шл=d_щл∙G(c_cт.тв∙t_пл.ст+L_ст+с_ст.ж∙(t_ст-t_пл.ст)) (3.4)

Q_ст-шл=0,005∙195000∙[0,7∙1500+272,16+0,837∙100]=1,370031 кДж;

3 Физическое тепло шлака, кДж;

Ǫ_шл=d_щл∙G∙(c_шл∙t_шл∙L_шл) (3.5)

Ǫ_шл=0,005∙195000∙(1,25∙1700+209,35) =227599 кДж =2,27599 ГДж

Где c_шл-удельная теплоёмкость шлака при температуре 1700⁰С

(c_шл=1,25 кДж/(кг∙К));

L_шл-скрытая теплота плавления шлака (L_шл-209,35 кДж/кг)

t_шл-температура щлака (1700⁰С)

4 Тепло, уносимое газообразными продуктами реакций с температурой t_ух=1500⁰

Ǫ_ух=295∙G (3.6)

Ǫ_ух=295∙195000=57525 Дж=0,057525Г

5 Тепло, уносимое частицами Fe2O3, кДж;

Q_Fe2O3=d_Fe2O3∙G∙(c_Fe2O3∙t+L_Fe2O3) (3.7)

Q_Fe2O3=0,04∙195000∙(1,23∙1500+209,34)=16023852 кДж=16,0238 гДж

где с _Fe2O3-удельная теплоёмкость Fe2O3 при температуре 1500⁰С

(с _Fe2O3=1,23 кДж/(кг∙К));

L_Fe2O3-cкрытая теплота плавления Fe2O3 (L_шл=209,34 кДж/кг)

d_Fe2O3-доля Fe2O3, уносимое с дымом(d_Fe2O3=0,04–0,05)

6 Принимая температуру в цехе (Тос) равной 300С потери тепла через стены печи для ёмкости 100000 кг (100 т) составляют, гДж;

Ǫ_тепл1=9,54 ГДж (3.8)

Х=195000∙4,896:100000=9,54

7 Принимая потери тепла через свод печи для ёмкости 100000 кг(100т) ГДж

Ǫ_тепл2=4,293 ГДж (3.9)

Х=195000∙4,293:100000=8,37

8 Принимаем потери тепла через подину печи для ёмкости 100000 кг (100т), ГДж;

Ǫ_тепл3=1,205 ГДж (3.10)

Х=1,205∙195000:100000=2,34 ГДж

9 Подсчитываем общие потери тепла теплопроводностью через футеровку печи. Они выражаются суммой потерь тепла через стены свод и подину печи.

Q_тепл=Q_тепл1+Q_тепл2+Q_тепл3 (3.11)

Ǫ_тепл=9,54+8,37+2,34=20,25 ГДж

10 Потери тепла в период межплавочного простая (потери тепла излучением через раскрытый свод, потери с газами, с охлаждающей водой и теплопроводностью через футеровку печи), ГДж;

Ǫ_мп=(Ǫ_тепл+ Ǫ_охл+0,5∙ Q_ух)∙k_н∙τ_n/τ_p (3.12)

Ǫ_мп=(20,25+12+0.5∙0,0575)∙1.1∙216095:04=8,069 ГДж

где K_r-коэффициент неучтенных потерь, k_н=1,1–1,2

τ_p=9504: τ_n=2/60 сек: Q_охл=12Г

11 Расход электроэнергии найдём из уравнения теплового баланса периода расплавления дуговой сталеплавильной печи:

Ǫ_прих=Ǫ_расх (3.13)

0,17742+Q_д+97,442+2,880=249,4698+1,370031+2,27599+16,0238+20,25+ 8,066

51,76 ГДж+196,96 ГДж=248,72 ГДж

Ǫ_д=297,45–100,49=196,96 ГДж.

 

46.Особенности формирования отливок при литье в металлические формы по сравнению с песчаными.   Особенности технологий литья в постоянные формы Литье в металлические формы — один из прогрессивных способов получения отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов. Экономическая целесообразность литья в металлические формы во многом зависит от стойкости форм, их долговечности и стоимости. Стойкость, например, кокилей, зависящая от ряда технологических факторов, таких как температура заливки металла, материала кокиля, размеры, конфигурация отливки, является наиболее важным фактором для определения рентабельности применения данного способа литья. Литье в кокиль наиболее целесообразно при изготовлении в условиях крупносерийного или массового производства простых отливок из цветных и в ряде случаев черных сплавов. При этом чаще всего используются цветные сплавы, имеющие более низкую температуру плавления по сравнению с черными сплавами. При литье в кокиль необходимо учитывать следующие особенности формирования отливок: ·? интенсивность теплообмена между	· отливкой и кокилем в 3...10 раз выше, чем между отливкой и разовыми песчано-глинистыми формами. В связи с этим металл отливок имеет более мелкозернистую структуру, что существенно повышает его механические свойства. В то же время высокая скорость охлаждения может приводить к неравномерным по сечению отливки свойствам, а в чугунных отливках — к отбелу; ·? быстрое охлаждение стенками кокиля заливаемого металла снижает жидкотекучесть расплава, поэтому толщина стенок отливок при кокильном литье больше, чем при литье в песчаные формы. Минимальная толщина стенок отливок из алюминиевых и магниевых сплавов — 3...4 мм, из чугуна — 6 мм, стали — 8 мм. Снижение жид- котекучести затрудняет получение сложных тонкостенных крупногабаритных отливок, поэтому применение в кокильном литье сплавов с пониженной жидкотекучестыо ограничено. В кокилях целесообразно изготовлять массивные необрабатываемые отливки с повышенными требованиями к герметичности, отливки из чугуна простой конфигурации с отбеленной поверхностью, повышенными герметичностью и плотностью, из стали —	простой конфигурации со стенками толщиной более 8... 10 мм; из алюминия - со стенками толщиной более 2 мм и из кремнистой латуни — со стенками толщиной более 3,5...6,5 мм. Кокильные отливки по сравнению с песчаными обладают повышенной точностью размеров; пониженной шероховатостью поверхности, что позволяет снизить припуск на механическую обработку в два-три раза, а иногда и полностью ее исключить; повышенными па 15...30 % механическими свойствами. Вместе с тем изготовление отливок в кокилях имеет и свои сложности. Так, неподатливая газонепроницаемая форма вызывает появление в отливках литейных дефектов (коробление, трещины, газовая пористость), а высокая стоимость литейных форм, сложность и длительность их изготовления несколько ограничивают применение этого способа литья. Литье под давлением по технологическим и экономическим показателям занимает ведущее место среди способов получения отливок, так как при наибольшем приближении формы и размеров отливки к готовой детали, высоких точности и качестве поверхности этот способ обеспечивает и наибольшую производительность труда, возможность полной автоматизации технологического процесса.
Литьем под давлением изготовляют сложные тонкостенные отливки. В качестве исходных материалов широко употребимы легкоплавкие сплавы на основе алюминия, магния, цинка и меди. Чугуны применяют редко, так как отливки из них предрасположены к возникновению горячих трещин и отбелу поверхности. Часто используют стали марок 20Л, 10Х18Н10ТЛ, 20Х13Л. Пресс-формы в этом случае выполняют из спеченных сплавов на основе молибдена и вольфрама. Масса полученных отливок колеблется от нескольких граммов до десятков килограммов, характер производства, как правило, массовый или крупносерийный. Наиболее продуктивно производство отливок массой 150...200 г, ранее изготовляемых из проката и требующих большого объема фрезерных работ. Литьем под давлением получают отливки различного назначения: детали приборов, корпуса, платы, шестерни, детали автомобилей, тракторов, самолетов и ир. Точность изготовления деталей этим способом соответствует в основном квалитету 12, однако тщательная доводка форм позволит повысить точность до квалитетов 11 и 10. С увеличением отливки точность ее размеров уменьшается. Как правило, детали, полученные литьем под давлением, не подвергают механической обработке, за исключением посадочных мест.	Прочность отливок при литье под давлением на 15...20 % превышает прочность отливок из того же сплава, изготовленных литьем в песчаные формы. Пластические свойства несколько снижаются, так как в процессе заполнения формы металлом воздух, находящийся в форме, и газы, образующиеся от сгорания смазки, создают газовоздушную пористость, уменьшающую плотность и герметичность отливок. При выборе литья под давлением как способа получения заготовки необходимо учитывать технологические свойства материала детали. Используемые сплавы должны обладать узким интервалом кристаллизации, необходимым для получения отливок с равномерной плотностью, достаточной прочностью и пластичностью при высоких температурах во избежание разрушения отливки при ее извлечении из формы, высокой жидкотекучестыо, стабильным химическим составом при длительной выдержке в раздаточных печах. Центробежное литье получило наибольшее распространение в крупносерийном и массовом производстве отливок типа тел вращения. К таковым относятся трубы из чугуна, стали, цветных металлов, втулки, цилиндры, гильзы, другие тракторные и автомобильные детали. В каждом конкретном случае находят применение и другие способы литья в многоразовые литейные формы.	47.Литье в кокиль. Подготовка кокиля к заливке и техпроцесс получения отливок.   Классический кокиль состоит из двух полуформ (рис 1), более сложные по конструкции могут включать в конструкцию дополнительные подвижные металлические вставки, поддон (основание) (рис. 2). Полуформы взаимно центрируются по направляющим штырям и втулкам. Формообразующая кокиля проектируется и изготавливается с учетом усадки заливаемого сплава, припусков на механическую обработку и толщину облицовочного огнеупорного покрытия (краски). Полости и отверстия в отливке могут быть выполнены металлическими или песчаными стержнями, извлекаемыми из отливки после ее затвердевания и охлаждения до заданной температуры. Расплав подается в через литниковую систему, выполненную в его полуформах и поддоне. Питание массивных узлов отливки осуществляется через прибыли. В процессе заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости через вентиляционные каналы, зазоры по плоскости разъема и между подвижными частями, выпоры которые образуют вентиляционную систему. Основные элементы кокиля - полуформы, плиты, вставки, стержни и т. д.- обычно изготовляют из стали реже из чугуна.

 

Литье в кокиль нашло применение в производстве изготовлении фасонных отливок из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов; реже - при литье медных сплавов, чугуна и стали. Масса отливок изменяется от десятков грамм до сотен килограмм. Конструкции отливок, получаемых в кокилях, очень разнообразны. Это простые по форме отливки типа опорных плит, колосников, болванок и втулок и сложные — типа картеров двигателей, головок блоков цилиндров, блоков цилиндров, ребристых корпусов электродвигателей, корпуса редукторов (рис. 3). Литьем в кокиль получают детали с особыми эксплуатационными свойствами — повышенной герметичностью, износостойкостью (например, чугунные с поверхностным отбелом), окалиностойкостью и др. Основные операции технологического процесса Общая схема технологических операций, выполняемые при литье в кокиль, приведена на рис. 4. Необходимость выполнения некоторых из них зависит от конкрет-ных условий — конструктивных особенностей отливки, литейных свойств материалов, особенностей технологического процесса производства и других факторов. Так, например, операции, связанные с изготовлением песчаных стержней и с термической обработкой отливок, могут вообще отсутствовать. Необходимость же осуществления других операций может возникнуть только через несколько циклов литья (в частности, нанесение защитного покрытия).

Перед заливкой расплава кокиль подготавливают к работе: поверхность рабочей полости и разъем тщательно очищают от следов загрязнений, ржавчины, копоти, масла; проверяют легкость перемещения подвижных частей, точность их центрирования и надежность крепления. Затем на поверхность рабочей полости и металлических стержней наносят слой огнеупорного покрытия облицовки и кокильной краски. Состав облицовок и красок зависит в основном от заливаемого сплава, а толщина их нанесения - от требуемой скорости охлаждения отливки: чем толще слой огнеупорного покрытия, тем медленнее охлаждается отливка. Вместе с тем слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую поверхность формы от резкого повышения ее температуры при заливке, расплавлении и схватывании с металлом отливки. Таким образом, облицовки и краски выполняют две функции: защищают поверхность от резкого нагрева и схватывания с отливкой и позволяют регулировать скорость охлаждения отливки, а значит, и процессы ее затвердевания, влияющие на свойства металла отливки. Перед нанесением огнеупорного покрытия кокиль нагревают газовыми горелками или электрическими нагревателями до температуры около 150°С-180°С. Краски наносят на формообразующие части обычно в виде водной суспензии с применением пульверизатора, на прибыльную и литниковую систему краска наноситься кистью. Капли водной суспензии, попадая на поверхность нагретого кокиля, испаряются, а огнеупорная составляющая ровным слоем покрывает поверхность.

После нанесения огнеупорного покрытия, кокиль нагревают до рабочей температуры, зависящий в основном от состава заливаемого сплава, толщины стенки отливки, ее размеров и требуемых свойств. Обычно температура нагрева перед заливкой для алюминиевых сплавов составляет 250-300°С. Затем устанавливают песчаные или керамические стержни, если таковые необходимы для получения отливки; полуформы кокиля соединяют и скрепляют специальными зажимами, а при установке на кокильной машине с помощью ее механизма запирания, после чего заливают расплав. Часто в процессе затвердевания и охлаждения отливки, после того как отливка приобретет достаточную прочность, металлические стержни «подрывают», т.е. частично извлекают из отливки до ее извлечения из кокиля. Это делают для того, чтобы уменьшить обжатие усаживающейся отливкой металлического стержня и обеспечить его извлечение из отливки. После охлаждения отливки до заданной температуры кокиль раскрывают, окончательно извлекают металлический стержень и удаляют отливку. Из отливки выбивают песчаный стержень, обрезают литники и прибыли, проводят предварительный контроль качество отливки. Перед следующей заливкой осматривают рабочую поверхность кокиля и плоскость разъема. Обычно огнеупорную краску наносят на рабочую поверхность 1 - 2 раза в смену, изредка восстанавливая ее в местах, где она отслаивается от рабочей поверхности кокиля.

 

После этого при необходимости, что чаще бывает при литье тонкостенных отливок или сплавов с низкой жидкотекучестью, кокиль подогревают до рабочей температуры, так как за время извлечения отливки и окраски рабочей поверхности он охлаждается. Если же отливка достаточно массивная, то, наоборот, кокиль может нагреваться ее теплотой до температуры большей, чем требуемая рабочая, и перед следующей заливкой его охлаждают. Процесс литья в кокиль - малооперационный. Манипуляторные операции достаточно просты и кратковременны, а наиболее длительной по продолжительности операцией является охлаждение отливки в форме до заданной температуры. Практически все операции могут быть выполнены механизмами машины или автоматической установки, что является существенным преимуществом способа, и, конечно, самое главное преимущество - исключается трудоемкий и материалоемкий процесс изготовления формы: кокиль используется многократно. Особенности формирования и качество отливок. Кокиль - металлическая форма, обладающая по сравнению с песчаной значительно большей теплопроводностью, теплоемкостью, прочностью, но практически нулевыми газопроницаемостью и газотворностью. Эти свойства материала кокиля обусловливают рассмотренные ниже особенности его взаимодействия с металлом отливки: 1.	2. Высокая эффективность теплового взаимодействия между отливкой и формой: расплав и затвердевающая отливка охлаждаются в кокиле быстрее, чем в песчаной форме, т.е. при одинаковых гидростатическом напоре и температуре заливаемого расплава заполняемость обычно хуже, чем песчаной формы. Это осложняет получение в кокилях отливок из сплавов с пониженной жидкотекучестью и ограничивает минимальную толщину стенок и размеры отливок. Средняя толщина стенок кокильных отливок из алюминиевых сплавов составляет 3-7 мм. Вместе с тем повышенная скорость охлаждения способствует получению плотных отливок с мелкозернистой структурой, что повышает прочность и пластичность заливаемых сплавов. Однако в отливках из чугуна, получаемых в кокилях, вследствие особенностей кристаллизации часто образуются карбиды, отрицательно влияющие на свойства чугуна: снижается ударная вязкость, износостойкость, резко возрастает твердость в отбеленном поверхностном слое, что затрудняет обработку резанием таких отливок и приводит к необходимости подвергать их термической обработке (отжигу) для устранения отбела. 3. Кокиль практически неподатлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение ее из формы, может вызвать появление внутренних напряжений, коробление и трещины в отливке. Однако размеры рабочей полости кокиля могут быть выполнены значительно точнее, чем в песчаной форме. При литье отсутствуют погрешности, вызываемые расталкиванием	4. модели, упругими и остаточными деформациями песчаной формы, снижающими точность ее рабочей полости и соответственно отливки. Поэтому отливки в кокилях получаются более точными. 5. Физико-химическое взаимодействие металла отливки минимально, что способствует повышению качества поверхности отливки. Отливки в кокиль не имеют пригара. Шероховатость поверхности отливок определяется составами облицовок и красок, наносимых на поверхность рабочей полости формы, и соответствует значениям Rz=80-20 мкм, но может быть и меньше. 6. Кокиль практически газонепроницаем, но и газотворность его минимальна и определяется в основном составами огнеупорных покрытий, наносимых на поверхность рабочей полости. Однако газовые раковины в кокильных отливках - явление не редкое. Причины их появления различны, но в любом случае расположение отливки в форме, способ подвода расплава и вентиляционная система должны обеспечивать удаление воздуха и газов из кокиля при заливке.
48. Физические условия формирования отливки при литье под давлением. Преимущества и недостатки метода литья под давлением.   Литье под давлением. Суть процесса. Основные операции и область использования Принцип процесса литья под давлением основан на принудительном заполнении рабочей полости металлической пресс-формы расплавом и формировании отливки под действием давления пресс-поршня, перемещающегося в камере прессования, заполненной расплавом. В отличие от кокиля рабочие поверхности пресс-формы, контактирующие с отливкой, не имеют огнеупорного покрытия. Это приводит к необходимости кратковременного заполнения пресс-формы расплавом и действия на кристаллизующуюся отливку избыточного давления, в сотни раз превосходящего гравитационное. Современный процесс, реализуемый на специальных гидравлических машинах, обеспечивает получение oт не-скольких десятков до нескольких тысяч отливок разного назначения в час с высокими механическими свойствами, низкой шероховатостью поверхности и размерами, соответствующими или максимально приближенными к размерам готовой детали. Толщина стенки отливок может быть менее I,0 мм, а масса – от нескольких граммов до десятков килограммов. В зависимости от конструкции камеры прессования различают машины с холодной (рисунок 4.1) и горячей (рисунок 4.2) камерами прессования.	Основные операции технологического процесса зависят от конструктивного решения камер прессования. На машинах с холодной камерой прессования после подготовки пресс-формы 1 (рисунок 4.1, а) к очередному циклу, ее сборки и запирания с помощью запирающего механизма литейной машины в камеру прессования 3 подается доза расплава. Затем под действием пресс-поршня 2, перемещающегося в этой камере посредством механизма прессования, через каналы литниковой системы расплав заполняет рабочую полость пресс-формы (рисунок 4.1, б). После затвердевания и охлаждения отливки до определенной температуры извлекают стержни 4 и раскрывают пресс-форму (рисунок 4.1, в), а затем механизмом выталкивания и толкателями 5 отливку удаляют из пресс-формы (ри-сунок 4.1, г). Механизмы машины приходят в исходное состояние. Литники и заливы отделяются, от отливки, как правило, с помощью обрезного пресса, расположенного около литейной машины, либо механизмами пресс-формы. На этом рабочий цикл завершается. На машинах с горячей камерой прессования особенность технологического процесса заключается в том, что камера прессования 1 (рисунок 4.2, а) располагается в тигле 3 и сообщается с ним заливочным отверстием 2. Через это отверстие при исходном положении пресс-поршня 6 расплав самотеком поступает из тигля в камеру прессования. После перекрытия пресс-поршнем заливочного отверстия расплав по обогреваемому каналу 4 поступает в рабочую полость пресс-формы 5 (рисунок 4.2, б). Рабочий цикл завершается после возврата пресс-поршня в исходное положение и слива остатков расплава из канала 4 в камеру	прессования, раскрытия пресс-формы и удаления из нее отливки 7 толкателями 8 (рисунок 4.2, в). Таким образом, процесс литья под давлением реализуется только на специальных машинах, что обеспечивает возможность комплексной автоматизации технологического процесса, способствует существенному улучшению санитарно-гигиенических условий труда, уменьшению вредного воздействия литейного производства на окружающую среду. Особенности формирования отливок и их качество При литье под давлением основные показатели качества отливки – точность размеров, шероховатость поверхности, механические свойства, плотность и герметичность – определяются следующими особенностями ее формирования: 1. Кратковременность заполнения полости пресс-формы расплавом. Скорость поступления расплава в пресс-форму для разных отливок и сплавов колеблется от 0,3 до 140 м/с, продолжительность ее заполнения 0,02 – 0,3 с, а конечное давление на расплав может достигать 500 МПа. Это позволяет, несмотря на высокую скорость охлаждения расплава в форме, изготавливать весьма сложные корпусные отливки с толщиной стенки менее 1 мм из сплавов с низкой и даже близкой к нулю жидкотекучестью (таким свойством обладают, например, сплавы, находящиеся в твердожидком состоянии). Высокая кинетическая энергия движущегося расплава и давление, передаваемое на него в момент окончания заполнения формы, способствуют получению отливок с низкой шероховатостью поверхности.
2. Газонепроницаемость материала пресс-формы. Вентиляция рабочей по-лости происходит посредством специальных вентиляционных каналов. При высоких скоростях поступления расплава в полость пресс-формы воздух, а также газообразные продукты разложения смазочного материала, образующиеся при его взаимодействии с расплавом, не успевают полностью удалиться из пресс-формы за время заполнения ее расплавом. Они препятствуют заполнению пресс-формы и попадают в расплав, приводя к образованию неслитин, неспаев, раковин и газовоздушной пористости в отливках. Газовоздушная пористость приводит к уменьшению плотности отливок, снижению их герметичности и пластических свойств. Воздух, газы, продукты разложения смазочного материала, находящиеся в порах отливки под высоким давлением, затрудняют ее термическую обработку: при нагреве прочность отливки снижается, а давление газов в порах повышается, что вызывает коробление отливки, на ее поверхности появляются пузыри. Для снижения газовоздушной пористости в отливках используют ряд технологических приемов, а также специальные способы литья под давлением (см. подраздел 4.2). 3. Высокая интенсивность теплового взаимодействия между материалом отливки и пресс-формой, обусловленная ее высокими теплопроводностью и теплоемкостью, малым термическим сопротивлением слоя смазочного материала и продуктов его разложения, значительным давлением расплава и отливки на стенки пресс-формы, улучшающим контакт между ними. Это способствует получению	мелкозернистой структуры, особенно в поверхностных слоях отливки, повышению ее прочности и высокой производительности процесса. 4. Передача в момент окончания заполнения металлом пресс-формы давления, развиваемого пресс-поршнем в камере прессования, на расплав в полости формы. Это улучшает питание отливки, способствует уменьшению усадочной пористости, сжатию газовоздушных включений. В результате воз-растают плотность, герметичность и механические свойства отливки. Однако эффективность действия подпрессовки ограничена, так как это давление на расплав в пресс-форме действует только до тех пор, пока питатель не затвердеет. 5. Использование металлической пресс-формы с точными размерами и низкой шероховатостью рабочих поверхностей. Это способствует получению высокоточных отливок по массе, геометрии и размерам. Высокая точность размеров отливок (классы 1 – 4 по ГОСТ 26645—85 (изм. № 1,1998)) позволяет уменьшить припуски на обработку до 0,3 – 0,8 мм, а в некоторых случаях полностью исключить обработку резанием. Остается только зачистка мест удаления питателей, соединительных каналов промывников и облоя. Коэффициент точности отливок по массе (КТМ) при литье под давлением достигает 0,95 – 0,98. Шероховатость поверхности отливок, полученных под давлением, зависит в основном от шероховатости поверхности пресс-формы и технологических режимов литья. Обычно эти отливки имеют шероховатость от Rz = 160 – 80 мкм (сплавы на основе меди) до Rz = 1,00 – 0,32 мкм (цинковые сплавы).	49. Методы изготовления оболочковых форм и стержней, при литье в оболочковые формы. Литье в оболочковые формы Оболочковые формы (разъемные, тонкостенные), изготов­ляют следующим образом: металлическую модельную плиту 1, на­гретую до температуры 200—250 °С, закрепляют на опрокидываю­щем бункере 2 (рис. 1, а) с формовочной смесью 3 и поворачивают его на 180° (рис. 1, б). Формовочная смесь, состоящая из мелко­зернистого кварцевого песка (93—96 %) и термореактивной смолы ПК-104 (4—7 %), насыпается на модельную плиту и выдерживается 10—30 с. От теплоты модельной плиты термореактивная смола в по­граничном слое переходит в жидкое состояние, склеивает песчинки с образованием песчано-смоляной оболочки 4 толщиной 5—20 мм в зависимости от времени выдержки. Бункер возвращается в исход­ное положение (рис. 1, в), излишки формовочной смеси ссыпаются на дно бункера, а модельная плита с полутвердой оболочкой 4 сни­мается с бункера и нагревается в печи при температуре 300—350 °С в течение 1—1,5 мин, при этом термореактивная смола переходит в твердое необратимое состояние. Твердая оболочка снимается с мо­дели специальными толкателями 5 (рис. 1, г). Аналогично изготов­ляют и вторую полуформу.
Готовые оболочковые полуформы склеивают быстротвердеющим клеем на специальных прессах, предварительно установив в них ли­тейные стержни, или скрепляют скобами. Кроме оболочковых форм этим способом изготовляют оболочковые стержни, используя нагреваемые стержневые ящики. Рис. 1. Последователь­ность операций формовки при литье в оболочко­вые формы Оболочковые формы и стержни изготов­ляют на одно- и многопозиционных автоматических машинах и авто­матических линиях. Заливка форм производится в вертикальном или горизонтальном положении. При заливке в вертикальном положении литейные формы 6 помещают в опоки-контейнеры 7 и засыпают кварцевым пес­ком или металлической дробью 8 (рис. 1, д) для предохранения от преждевременного разрушения оболочки при заливке расплава. Выбивку отливок проводят на специальных выбивных или вибра­ционных установках. При очистке отливок удаляют заусенцы, зачи­щают на шлифовальных кругах места подвода питателей и затем их подвергают дробеструйной обработке. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую геометриче­скую точность отливок, так как формовочная смесь, обладая высокой подвижностью, дает возможность получать четкий отпечаток модели. Точность отпечатка не нарушается потому, что оболочка снимается с модели без расталкивания. Повышенная точность формы позволяет в 2 раза снизить припуски на механическую обработку	отливок. Применяя мелкозернистый кварцевый песок для форм, можно сни­зить шероховатость поверхности отливок. Высокая прочность обо­лочек позволяет изготовлять формы тонкостенными, что значительно сокращает расход формовочных материалов и т. д. В оболочковых формах изготовляют отливки с толщиной стенки 3—15 мм и массой 0,25—100 кг для автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин из чугуна, углеродистых сталей, сплавов цветных металлов. Литье по выплвляемым моделям и сущность метода. Литье в формы, полученные по выплавляемым моделям, с давних времен применяли для получения литых скульптур, украшений и т. д. В промышленности для изготовления деталей машин и приборов этот прогрессивный способ получает все более широкое применение. Сущность способа состоит в том, что детали получают заливкой в неразъемные тонкостенные керамические формы, изготовленные с помощью моделей из легко плавящихся составов. Применение таких форм позволяет получать сложные по форме отливки из любых сплавов с повышенной точностью по размерам и частоте поверхности. Этот способ часто называют способом точного литья. Модельные составы.Для изготовления моделей применяют различные легкоплавкие составы, например, ПС 50-50, который состоит из 50 % парафина и 50 % стеарина с температурой плавления около 55 градусов и хорошей жидкотекучестью.	Недостаток такого сплава в том, что он начинает размягчаться при 30…35 градусах. ПСБ и ПЦТ в модельные составы обладают высокой прочностью и теплостойкостью, применяются в виде паст, что уменьшает время затвердевания моделей в пресс-формах. Однако повышенная вязкость требует увеличения мощности установок при их приготовлении и увеличения давления запрессовки модельного состава в пресс-формы. Четырехкомпонентные составы Р-3 обладают высокой прочностью и теплостойкостью. Модельные составы ПСЭ и ПЦЭ, содержащие до 15% этилцеллюлозы, имеют повышенную температуру размягчения, прочность в 1,5-2 раза выше по сравнению с прочностью составов ПС. Составы с этилцеллюлозой склонны к утяжинам, особенно в массивных частях модели. Модельные составы применяют в жидком состоянии и в виде пасты для тонкостенных, крупных моделей. Изготовление моделей в массовом и крупносерийном производстве осуществляют запрессовкой состава, подогретого до пастообразного состояния, в стальные пресс-формы под давлением 3-5 ат. На рисунке приведена схема устройства десятипозиционного автомата карусельного типа. На каждой позиции вращающегося стола 1 расположены прессовочные устройства: разборные пресс-формы 3 со шприцами для

 

 

запрессовки 4 и пневмоцилиндрами 2 для сборки и разборки пресс-форм. На позиции первой модельный состав запрессовывают в форму, на позициях со второй по седьмую происходит охлаждение пресс-форм. На позиции восьмой пресс-форма открывается и модель 5 сбрасывается толкателями в водяной конвейер 6. На позиции девятой происходит подготовка пресс-формы к следующему циклу работы. Литниковый канал прочищают иглой, приводимой в движение пневмоцилиндром 7. Пресс-форму продувают сжатым воздухом и смазывают тонким слоем трансформаторного масла форсункой 8. На десятой позиции пресс-форма закрывается. Для изготовления моделей мелких деталей используют многоместные пресс-формы, в которых получают не отдельные модели, а звенья из нескольких моделей, что значительно упрощает их сборку в много модельные блоки.	В серийном производстве, где часто меняют номенклатуру деталей, вместо стальных применяют пресс-формы из алюминиевых сплавов, а так же более дешевые, но не долговечные пресс-формы из пластмасс, гипса и других материалов. Запрессовку модельных составов производят на пневматических, рычажных и других прессах или вручную. Монтаж блоков моделей. Мелкие модели собирают в блоки, приклеивая или припаивая их электропаяльниками к общей литниковой системе рис 2. Это дает значительную экономию металла и облегчает последующие операции изготовления керамических форм. В механизированных и автоматизированных цехах блоки из моделей собирают на специальных приспособлениях (металлических стояках-каркасах), что обеспечивает плотное соединение моделей без припаивания. рис 2 Формирование керамической оболочки на блоках. Тонкая керамическая оболочка должна иметь высокую прочность и огнеупорность, хорошую податливость и газопроницаемость, обеспечивать высокую частоту поверхности отливок. Оболочка общей толщиной до 5-6 мм состоит из трех-восьми последовательно наносимых слоев. Для образования каждого слоя модель погружают в жидкую суспензию, затем обсыпают	песком и сушат. Суспензия состоит из связующего – гидролизированного раствора этил силиката (70%), содержащего 40-50% оксида кремния и пылевидного кварца (30%). Разработаны и другие связующие, например, растворы с низким содержанием оксида кремния и добавками поверхностно-активных веществ. Применение жидко стекольных суспензий ухудшает качество поверхности отливок. Для первого слоя целесообразно применять мелкозернистый песок, для последующих слоев – крупнозернистый с целью повышения газопроницаемости оболочки и снижения стоимости материала. В обычном кварцевом песке при прокаливании происходят полиморфные превращения, что может привести к образованию трещин и деформации оболочки. Значительно более качественным в этом отношении являются плавленый кварц, корунд и другие материалы. Сушку проводят на воздухе после нанесения каждого слоя в течение 2-4 часов. Её можно ускорить, используя пары аммиака. При сушке в псевдокипящем слое силикагеля её продолжительность резко сокращается (до 3-5 минут) при одновременном улучшении качества оболочек. Окончательное затвердевание оболочек происходит при прокаливании. Выплавление моделей из керамических форм производят различными способами. Легкоплавкие парафина-стеариновые составы обычно удаляют в
ваннах с горячей водой. Этот способ технически прост и обеспечивает возврат модельного состава до 90-95%. Его недостаток состоит в том, что при увеличении продолжительности пребывания в воде понижается прочность оболочек на этилсиликатном связующем. Более тугоплавкие модельные составы выплавляют горячим воздухом, иногда паром. Эффекти< 12Следующая ⇒ Поделиться: Поиск по сайту ©2015-2024 poisk-ru.ru Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование. Дата создания страницы: 2019-11-09 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных	 Поиск по сайту: Читайте также: Деталирование сборочного чертежа Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей? Собственные движения и пространственные скорости звезд Тема 11. Банковские риски и способы их оценки Опросник «Активность повседневной жизни» Интересно: Роль музыки в эстетическом воспитании Что такое энтеровирусная инфекция? История возникновения народной куклы Что такое безоговорочная любовь? Обратная связь