Теоретический материал. Модуль 2
6. Заготовительное производство; понятие заготовки, виды заготовительных процессов
Сырьё, сырой материал – предметы труда, добытые при разработке природных ресурсов: руда, каменный уголь, нефть и т.п. В машиностроении сырые материалы используются в незначительном объёме.
Полуфабрикаты – предметы труда, сырьё, прошедшие одну или несколько стадий обработки: чугун передельный (плавка руды в доменных печах), стальной прокат (отливка – прокатка на прокатных станах).
Заготовка – полуфабрикат детали, предназначенный для точной механической обработки путём снятия стружки (лишнего металла). Заготовка существенно отличается своей конфигурацией и размерами от готовой детали.
В
о-первых,
на все обрабатываемые поверхности
назначаются припуски,
слой металла, необходимый и достаточный
для многократной обработки этой
поверхности с целью получения заданной
формы, точности размеров и шероховатости.
Уменьшение припусков обеспечивает
экономию металла, но увеличивает
вероятность брака из-за недостаточного
запаса металла на обработку. Увеличение
припуска гарантирует получение нужного
качества, но увеличивает расход металла
и объём последующей обработки.
Во-вторых, для упрощения конфигурации заготовки назначаются напуски. Увеличение напусков упрощает получение заготовки, применяемую оснастку (формы), но увеличивает расход металла и объём последующей механической обработки. Уменьшение напусков хоть и приводит к экономии металла, но сильно увеличивает стоимость заготовки.
Кроме того, на заготовки приходится давать уклоны до 2-50, чтобы можно было их извлечь из формы, и радиусы скругления до 3-5 мм, вызванные ограниченной пластичностью даже нагретого металла.
Всё это приводит к тому, что масса заготовки Мзаг больше массы готовой детали Мдет. В машиностроении для характеристики эффективности использования металла существует специальный показатель – коэффициент использования металла: Км=Мдет/Мзаг. Его среднее значение составляет 0,6-0,8, редко достигает значения 0,9, а иногда падает до 0,3-0,4.
7. Технологические процессы литья в землю, в разовые и полупостоянные формы
Литьем называют процесс изготовления фасонных заготовок (отливок) путем заливки расплавленного металла в форму, внутренняя полость которой имеет конфигурацию деталей. Литьё в землю – это древнейший способ литья. Литье - наиболее простой и дешевый способ формообразования заготовок. Этим способом можно получать очень сложные и очень крупные заготовки. Масса заготовки может быть от нескольких грамм до сотен тонн. В машинах до 50 % всех деталей изготовляют литьем, а из них до 80% получается литьем в землю.
Процесс литья состоит из следующих операций: 1) изготовление литейной формы и стержней; 2) плавка металла из чушек, брикетов стружки и отходов литья; 3) заливка жидкого металла в форму; 4) охлаждение и затвердевание жидкого металла в форме; 5) извлечение (выбивка) заготовки из формы; 6) обрезка литников и очистка отливки от формовочной земли.
Основным инструментом (оснасткой) литейного производства является литейная форма. Линейная форма в данном виде литья изготавливается из специальной земляной смеси. Формовочные смеси (земля) состоят из песка, глины с добавкой воды. Иногда применяют специальные добавки для повышения прочности формы и ускорения высыхания.
Процесс литья выполняется по двум вариантам: 1) ручной формовкой по деревянным моделям и 2) машинной формовкой по металлическим моделям.
Литье по деревянным моделям используется в единичном и мелкосерийном производстве для получения заготовок сложной конфигурации средних и крупных размеров (до 200 т) из черных и цветных металлов.
Сначала разрабатывается чертеж модели. Необрабатываемые размеры модели делаются больше размеров детали на величину усадки металла. На обрабатываемые поверхности назначается припуск (3-5 мм). Для упрощения конфигурации отливки назначают напуски. Для извлечения модели из формы назначают уклоны в направлении плоскости разъёма.
Литье по металлическим моделям применяется в серийном производстве. Отличается тем, что половинки моделей делают из металла (Al- сплавы) и прикрепляют намертво к подмодельной плите. Заполнение (набивка) опок выполняется на специальных встряхивающих машинах, где опока, установленная на столе, встряхивается с помощью пневмоцилиндра. Затем земля в опоке дополнительно подпрессовывается. Металлические модели не набухают от влаги формовочной земли, лучше сохраняют размеры, легче извлекаются.