- •Введение
- •Часть I Материаловедение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •Плазма газ жидкость твердое тело
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты
- •1.3.3. Поверхностные и объемные дефекты
- •2. Крсталлизация металлов и сплавов
- •2.1. Межатомное взаимодействие
- •2.2. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация
- •2.3. Строение металлического слитка
- •2.4. Аморфные металлические сплавы
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2 Деформация моно- и поликристаллов
- •3.3. Влияние нагрева на структуру деформированного металла
- •3.4. Свойства материалов и методы их испытаний
- •4. Основы теории двойных сплавов
- •4.1. Строение сплавов
- •4.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •5. Железоуглеродистые сплавы
- •5.1. Компоненты и фазы
- •5.2. Превращения в сплавах системы железо–цементит
- •5.2.1. Первичная кристаллизация сталей
- •5.2.2. Вторичная кристаллизация сталей
- •5.2.3. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •5.2.4. Кристаллизация белых чугунов
- •5.3. Превращения в сплавах системы железо–графит
- •6. Основы термической обработки сталей
- •6.1. Основные превращения в стали
- •6.2. Отжиг стали
- •6.3. Закалка и отпуск
- •7. Поверхностное упрочнение деталей
- •7.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •7.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •7.3. Химико-термическая обработка
- •8. Легированные стали
- •8.1. Маркировка легированных сталей
- •8.2. Классификация легированных сталей
- •8.2.1. Конструкционные стали
- •8.2.2. Инструментальные стали
- •8.2.3. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •9. Цветные металлы и сплавы
- •9.1. Титан и его сплавы
- •9.2 Алюминий и его сплавы
- •9.3. Магний и его сплавы
- •9.4. Медь и ее сплавы
- •9.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •10. Неметаллические и композиционные материалы
- •10.1. Полимеры
- •10.2. Пластмассы
- •10.3. Композиционные материалы
- •10.3. Керамические материалы
- •Часть 2 Технология конструкционных материалов
- •11. Металлургическое производство
- •11.1. Основные сведения о производстве чугуна
- •11.2. Производство стали
- •11.3. Разливка стали
- •12. Литейное производство
- •12.1. Литейные свойства сплавов
- •12.2. Литье в песчано-глинистые формы
- •12.3. Плавильные печи
- •12.4. Специальные способы литья
- •12.5. Сплавы для изготовления отливок
- •13. Обработка металлов давлением
- •13.1. Прокатка
- •13.2. Волочение и прессование
- •13.3. Ковка
- •13.4. Штамповка
- •14. Обработка металлов резанием
- •14.1. Основы резания металлов
- •14.2. Обработка на токарных станках
- •14.3. Обработка на сверлильных станках
- •14.4. Обработка на фрезерных станках
- •14.5. Обработка на строгальных и долбежных станках
- •14.6. Обработка на шлифовальных и отделочных станках
- •14.7. Точность и качество поверхности при обработке
- •15. Сварка, резка и пайка
- •15.1. Сварка металлов плавлением
- •15.2. Сварка металлов давлением
- •15.3. Термическая резка металлов
- •Области применения способов термической резки
- •15.4. Пайка металлов
- •16. Электрофизические и электрохимические способы обработки материалов
- •16.1. Электрофизические способы
- •16.2. Электрохимические способы
- •17. Основы рационального выбора материалов
- •17.1. Выбор материала
- •17.2. Основные направления экономии материалов
- •Литература
- •Оглавление
- •Евгений Петрович Чинков
- •Андрей Геннадьевич Багинский
- •Материаловедение и технология
- •Конструкционных материалов
- •Подписано к печати.
12.2. Литье в песчано-глинистые формы
О перации технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах показаны на рис. 12.1. Для изготовления литейной формы необходимы модельный комплект и формовочная смесь.
Модельный комплект: модели, подмодельные, подопочные и сушильные плиты, стержневые ящики, опоки и др. С помощью модели в песчаной форме получают внутреннюю полость, соответствующую конфигурации отливки. В стержневом ящике изготовляют стержни для образования внутренних полостей отливки. Модели и стержневые ящики делают цельными или разъемными, что облегчает выемку модели из формы и стержня из ящика. Опоки – металлические рамы, служащие для удержания формовочной смеси и сборки литейной формы. Подопочные плиты предназначены для установки опок и готовых форм под заливку. Модельный комплект изготовляют по чертежам детали. В размерах модели и стержня должны учитываться припуски на механическую обработку и линейную усадку металла. Материалом для моделей и с тержневых ящиков служат дерево, металл или пластмасса.
На рис. 12.2 показана схема изготовления литейной формы для получения втулки 1. Форма собирается из двух полуформ, полученных набивкой формовочной смеси в парные опоки 5 и 6. Для изготовления верхней и нижней полуформ используют разъемную модель 2. Отверстие в отливке 9 получают с помощью стержня 4, изготовленного в стержневом ящике из более прочной (стержневой) формовочной смеси. При сборке формы стержень устанавливают в углубления (гнезда), образованные в форме стержневыми знаками 3 на модели 2. Воздух и газы удаляются через выпор 8. Готовую отливку извлекают, отрезают литники, очищают поверхность от остатков формовочных материалов и направляют на механическую обработку.
М еталл заполняет форму через литниковую систему (рис. 12.3). Она обеспечивает: подвод металла к внутренней полости формы и ее заполнение с требуемой скоростью (стояк 2, питатели 4); вывод газов и паров из формы (выпоры 6); постоянную подпитку отливки при затвердевании; задержание шлака, неметаллических включений на входе в форму (фильтр 7, шлакоуловители 3).
Формовочные смеси – материалы, из которых изготовляют литейные формы.
Технологические свойства смесей. Прочность – способность смеси сохранять форму без деформаций при заливке металла. Пластичность – способность смеси воспринимать очертания модели.
Непригораемость – способность смеси выдерживать высокую температуру заливаемого сплава без плавления или химического взаимодействия с ним. Газопроницаемость – способность смеси отводить газы через стенки формы. Податливость – способность формы и стержней деформироваться при усадке отливки.
Формовочные смеси состоят из наполнителя (песок, бывшие в употреблении смеси), связующего материала (глина), антипригарных добавок (каменноугольная пыль, графит, борная кислота и др.). На поверхности форм и стержней наносят краски (кремниевые или циркониевые) и пасты, которые увеличивают их термическую стойкость и поверхностную прочность. Выбор состава смеси зависит от состава сплава, который используют для отливок. Приготовление смеси начинают с подготовки материалов. Кварцевый песок промывают, сушат. Глину и уголь тонко измельчают, сушат. Отработанную смесь восстанавливают: спекшиеся куски дробят и пропускают через магнитный сепаратор для отделения металлических включений. Компоненты смешивают в нужных пропорциях. Смесь направляется в бункер-отстойник для выдержки (выравнивание влажности по объему). Готовую формовочную и стержневую смеси подают к месту формовки. Ручная формовка малопроизводительна, трудоемка, имеет ограниченное применение. При машинной формовке механизируются операции засыпки, уплотнения смеси в опоке и извлечения модели из формы и т. д. По способу уплотнения формовочной смеси в опоках формовочные машины делят на вибрационные, прессовые, вакуумные, пескометные и др.
Температура заливаемого металла должна быть выше температуры плавления не более чем на 50–150 °С. Охлаждение отливки длится от минут до нескольких суток, в зависимости от массы. Далее производится извлечение отливки из формы – выбивка (форма разрушается). Эта трудоемкая операция, вручную проводится при единичном производстве мелких отливок. На операции обрубки у отливок удаляют литники, прибыли, выпоры, заливы по периметру стыка полуформ и т. д. Обрубка производится пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой и другими способами. Очистка отливок – удаление пригара, остатков формовочной и стержневой смесей с поверхности производится в галтовочных барабанах с абразивом, дробеструйных камерах, химической или электрохимической обработкой.