Технология литейного производства

Содержание

 

1. Технология литейного производства                                                 2

1.2. Свойства литейных сплавов                                                         3

1.3. Изготовление отливок в песчаных формах                                4

1.4. Формовочные и стержневые смеси                                             7

1.5. Литниковые системы                                                                   8

1.6. Изготовление литейных форм                                                      8

1.7. Технология производства отливок                                              11

1.7. Изготовление отливок специальными способами литья          13

1.8. Выбор рационального способа изготовления отливок             18

1.9. Дефекты отливок и их исправление                                           19

2. Сварка                                                                                                     22

2.1. Сущность способа.                                                                       23

2.2.Сварные соединения                                                                      24

2.3.Недостатки                                                                                     30

3. Разработать технологический  процесс формообразования заготовки способом листовой штамповки                                           32

4. Сисок литературы                                                                               34

 

Технология литейного производства

 

Литейное производство – отрасль машиностроения, задачей которой является изготовление фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

Также к задачам относятся: автоматизация и механизация технологических процессов производства отливок; получение отливок с минимальными припусками на механическую обработку. Это позволяет повысить коэффициент использования металла и снизить трудоемкость на операциях механической обработки.

Для изготовления отливок применяют множество способов литья:

- в песчано-глинистые формы,

- в металлические формы,

- в оболочковые формы,

- по выплавляемым моделям,

- под давлением,

- центробежное литье.

Область применения того или иного способа литья определяется объемом   производства,   требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.

 

 

Свойства литейных сплавов

Для производства отливок используют специальные литейные сплавы, которые должны обладать высокими литейными, механическими и эксплуатационными свойствами;

К литейным свойствам относят технологические свойства металлов и сплавов, которые проявляются при заполнении формы, кристаллизации и охлаждении отливок в форме. Наиболее важные литейные свойства - это жидкотекучесть, усадка (объемная и линейная), склонность сплавов к ликвации, образованию трещин, поглощению газов, пористости и др.

Жидкотекучесть - это   способность металлов и сплавов течь в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки.

Жидкотекучесть зависит от температурного интервала кристаллизации, вязкости и поверхностного натяжения расплава, температуры заливки и формы, свойств формы и т. д.

Чистые металлы и сплавы, затвердевающие при постоянной температуре (эвтектические сплавы), обладают лучшей жидкотекучестью, чем сплавы, образующие твердые растворы и затвердевающие в интервале температур. Чем выше вязкость, тем меньше жидкотекучесть; с повышением температуры заливки расплавленного металла и температуры формы жидкотекучесть улучшается. Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Так, песчаная форма отводит теплоту медленнее, и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую форму.

Жидкотекучесть литейных сплавов определяют путем заливки специальных технологических проб (рис. 13). Расплавленный металл заливают в чашу, отверстие в которой закрыто графитовой пробкой. После подъема пробки металл плавно заполняет спираль. За меру жидкотекучести принимают длину заполненной части спирали, измеряемую в миллиметрах. Наибольшей жидкотекучестью обладает серый чугун, наименьшей - магниевые сплавы.

Усадка - свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают линейную и объемную усадку, выражаемую в относительных единицах.

Линейная усадка — уменьшение линейных размеров отливки при ее охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленного металла, до температуры окружающей среды.

Объемная усадка—уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки.

Усадка в отливках проявляется в виде усадочных раковин, пористости, трещин и короблении.

Усадочные раковины — сравнительно крупные полости, расположенные в местах отливки, затвердевающих последними.

Усадочная пористость – скопление пустот, образовавшихся в отливке в обширной зоне в результате усадки в тех местах отливки, которые затвердевали последними без доступа к ним расплавленного металла.

Ликвация – неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки. Она возникает в процессе затвердевания отливки из-за различной растворимости отдельных компонентов сплава в его твердой и жидкой фазах. Чем больше это различие, тем неоднороднее распределяется примесь по сечению отливки и тем больше ликвация примеси.

 

Изготовление отливок в песчаных формах

Литье в песчаные формы в настоящее время является универсальным и самым распространенным способом изготовления отливок. Технологический процесс изготовления отливок состоит из ряда основных и вспомогательных операций, выполняемых в определенной последовательности (рис. 1). Для изготовления литейных форм используются модельный комплект, формовочные и стержневые смеси и другие материалы и оборудование.

Модельный комплект – это совокупность технологической оснастки и приспособлений, необходимых для образования в форме полости, соответствующей контурам отливки. В модельный комплект включают модели, модельные плиты, стержневые ящики и другие приспособления.

 

 

Рис. 1 Схема технологического процесса получения отливок в песчаных формах

 

Для получения отливки изготавливают специальную форму. Основными исходными материалами служат: песок, глина, специальные связующие компоненты.

В природе существует два типа песков: кварцевый (температура плавления ≈2000 С; недостаток – при температуре 575 С в нем происходит полиморфное превращение, которое сопровождается растрескиванием отдельных песчинок.) Поэтому такой тип песка применяют для изготовления литейных форм при производстве отливок из цветных металлов и сплавов; циркониевый (обладает высокой огнеупорностью; в нем отсутствует упомянутый недостаток).

Глина является связующим компонентом и от ее сорта и количества изменяется прочность и технологические параметры смеси.

Для дополнительного повышения прочности смеси и литейной формы в целом добавляют различные марки клеев и смол.

Исходные материалы подвергают различным видам контроля, а затем из них приготавливают формовочную смесь. Для получения качественной отливки формовочная смесь должна отвечать следующим свойствам:

1. механическим

- прочность – способность смеси  и литейной формы в целом  не разрушаться в процессе  транспортировки и заливки жидким  расплавом;

- пластичность – способность  смеси свободно заполнять литейную  форму и полностью производить  очертания наружной поверхности модели отливки;

- податливость – способность  формовочной смеси изменяться  в объеме и сопровождать процесс  усадки металла после заливки  и кристаллизации сплава. При  низкой податливости смеси в  сплаве возникают высокие напряжения, которые могут вызвать образование трещин в отливке.

2. технологическим

- влажность – влияет на качество  отливки по наличию в ней  газовых пузырей и пор. В зависимости  от содержания влаги смеси  бывают сухие (3-4% влаги) и сырые (6-8% влаги);

- газопроницаемость – влияет на способность смеси по удалению воздушной атмосферы из заливаемой полости формы и удалению газов из расплава. Зависит от фракционного состава песка, содержания глины в смеси и влажности смеси. Чем больше размер песчинок и меньшее содержание глинистой составляющей, тем выше газопроницаемость;

- термохимическая активность –  способность смеси не вступать  в химическую реакцию с материалом  расплава в месте контакта. При  низком  показателе на поверхности  отливки образуется литейная  корка, состоящая из материала смеси и жидкого металла;

- долговечность – способность  смеси сохранять свои свойства  на протяжении длительного времени;

- огнеупорность – способность  смеси выдерживать высокие температуры;

- негигроскопичность – способность  смеси не поглощать влагу из  атмосферы в процессе длительной эксплуатации или хранения.

3. теплофизическим: теплоемкость, теплопроводность. Эти показатели влияют на скорость  охлаждения расплава, кристаллизации  и скорость охлаждения отливки. от этих показателей зависит  получаемая структура и механические свойства отливки.

 

 

Формовочные и стержневые смеси

Формовочная смесь – это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм. Формовочные смеси по характеру использования разделяют на:

Облицовочная смесь – это формовочная смесь, используемая для изготовления рабочего слоя формы. Такие смеси содержат повышенное количество исходных формовочных материалов (песка и глины) и имеют высокие физико-механические свойства.

Наполнительная смесь – это формовочная смесь для наполнения формы после нанесения на модель облицовочной смеси. Поэтому ее приготовляют путем переработки оборотной смеси с малым количеством исходных формовочных материалов (песка и глины). Облицовочные и наполнительные формовочные смеси используют для изготовления крупных и сложных отливок.

Единая смесь – это формовочная смесь, применяемая одновременно в качестве облицовочной и наполнительной смеси. Такие смеси применяют при машинной формовке и на автоматичеких линиях в серийном и массовом производствах. Единые смеси приготовляют из наиболее огнеупорных песков и глин с наибольшей связующей способностью, чтобы обеспечить их долговечность.

Стержневая смесь – это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней.

Стержни устанавливают в литейной форме для имитации отверстий и углублений в отливке. Стержни при заливке расплавленного металла испытывают значительные тепловые и механические воздействия по сравнению с формой, поэтому стержневые смеси должны иметь более высокие огнеупорность, газопроницаемость, податливость, малую газотворную способность, легко выбиваться из отливок и т. д.

Стержневые смеси в зависимости от способа изготовления стержней разделяют на смеси с отверждением стержней тепловой сушкой; в нагреваемой оснастке; жидкие самотвердеющие смеси; жидкостекольные смеси, отверждаемые углекислым газом; холоднотвердеющие смеси на синтетических смолах.

 

Литниковые системы

Литниковая система – это система каналов, через которые расплавленный металл подводят в полость формы. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержание шлака и других неметаллических включений, выход паров и газов из полости формы, непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке.

Рис. 15 Способы подвода расплавленного металла в полость литейной формы

 

В зависимости от конфигурации и толщины стенок отливок 5 и состава заливаемого сплава расплавленный металл в полость литейной формы подводят сбоку (рис. 15, а),   снизу (рис. 15, б) или сверху (рис. 15, в). Литниковая система обычно состоит из литниковой чаши 4 – предназначенной для резервирования жидкого металла с целью непрерывного процесса заливки в полость формы, вертикального канала-стояка 3 – предназначенного для направленного движения жидкого металла в литейную форму, шлакоуловителя 2, питателей 1 – предназначенных для подпитки жидким металлом наиболее массивных участков, выпора 6. При подводе металла снизу или сверху используют массивные коллекторы 7.