СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра Механизации

боевого управления

Кандидат технических наук

Рековец Андрей Васильевич

ЛЕКЦИЯ

По учебной дисциплине Материаловедение и технология конструкционных материалов

Тема № 1 .	Введение.
Занятие №__	СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

2013 г

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ

1. Изучить основы литейного производства с применением песчано-глинистых форм.

2. Ознакомиться с особенностями специальных способов литейного производства.

Время: 2 часа

Место:аудитория

УЧЕБНО – МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

1. Литература:

1. Оськин В.А., Евсинов В.В., Карпенков В.Ф. и др. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. – М.: КолосС, 2007 г.

2. Козлов Ю.С. Материаловедение. - СПб.: Агар, 1999.

3. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. - М.: КолосС, 2006.

4. Материаловедение и технология металлов. - М.: Высш.шк., 2006.

Технические средства обучения: Лектор 2000 (видеопроектор), слайды

Техника:

Учебные вопросы и расчет времени

I. Вводная часть	5 мин.
II.Учебные вопросы	80 мин.
Литье в песчано-глинистые формы.	40 мин.
Специальные способы литья	40 мин.
III. Заключительная часть	5 мин.

Введение

До 80 % литых деталей по массе изготовляют в песчано-глини­стых разовых формах по разъемным и неразъемным моделям. Та­кие формы пригодны для изготовления отливок разнообразных массы, размеров и сложности; они находят широкое применение в массовом, серийном и индивидуальном производстве.

Основные преимущества песчано-глинистых форм —

1. универ­сальность при недлительном цикле изготовления отливок,

2. малая себестоимость,

3. возможность механизации и автоматизации изго­товления форм для литья деталей малой и средней массы.

Способ литья в песчано-глинистые формы имеет и ряд недо­статков:

1. трудоемкость получения отливок,

2. их недостаточная точ­ность и чистота поверхности, повышенный уровень дефектности.

Однако этот способ пока очень широко распространен во многих литейных цехах заводов сельскохозяйственного машиностроения.

1.Литье в песчано-глинистые формы

1.1.Технология литья в песчано-глинистые формы

Упрощенная схема технологического процесса литья в песчано-глини­стых разовых формах представлена на рисунке 18.1.

Рис. 18.1. Схема технологического процесса получения отливок

Последовательность создания отливки.

1.По чертежу детали проектируют отливку.

2.По чертежу отливки разрабатывают чертеж модели.

3.Изготовляют модельный комплект, состоящий из модели, элементов литниковой системыи стержневого ящика.

4.По модельному комплекту с помощью формовочных смесей изготовляют литейную форму, в которую заливают расплавленный металл.

5.После затвердевания металла в форме об­разуется отливка. Отливку выбивают из формы, очищают от остат­ков формовочной и стержневой смеси, удаляют элементы литни­ковой системы.

6.После контроля отливку транспортируют в меха­нический цех.

1.2. Конструирование литой детали (отливки)

При конструировании литой детали необходимо учитывать ус­ловия работы, эксплуатации и технологию изготовления. Рацио­нальная конструкция должна иметь рациональную технологию изготовления и эксплуатации. При конструировании детали учи­тываютвид сплава, его свойства, технологию изготовления на всех этапах, серийность производства, наличие оборудования для об­работки.

Исходный документ для разработки чертежа отливки — чертеж детали. Отливка отличается от детали большими размерами вслед­ствие наличия припусков на механическую обработку, формовоч­ных уклонов, приливов, галтелей, усадочных ребер и др.

При конструировании отливки прежде всего необходимо выб­рать способ ее изготовления:

• литье в песчаные формы,

• под давле­нием,

• кокильное и т. д.

При правильном выборе способа можно получить большие технологический и технический эффекты. Не­обходимо также предусмотреть легкость изготовления модельного комплекта, литейной формы, заливки и очистки литья.

Припуск на механическую обработку — это слой металла, кото­рый удаляют в процессе механической обработки отливки для по­вышения точности и качества поверхности детали.

Припуск на механическую обработку назначают с учетом литейного сплава, размеров отливки, ее коробления и неточности изготовления, рас­положения отливки в форме. Припуск на механическую обработ­ку регламентирован стандартами на соответствующий литейный сплав. Например, для чугунных отливок он составляет 0,7...5 мм на сторону, для алюминиевых — 0,7...2 мм. Для отливки простой формы размером до 100 мм из цветного сплава наибольший при­пуск должен быть равен 2 мм, а размером 2600 мм — 8 мм.

Минимальная толщина стенок отливки зависит от материала и свойств заливаемого сплава, температуры, состояния поверхности формы и ее пространственного положения. Так, для мелких отли­вок из серого чугуна минимальная толщина стенок составляет.4 мм, из стали — 8 мм, из оловянной бронзы — 3...5 мм, из алю­миниевых сплавов — 3...5 мм.

Литейные уклоны на отливке служат для удобства ее извле­чения. Уклоны выполняют в направлении извлечения моделииз формы. При отсутствии уклона (рис. 18.2, а) модель разрушит форму (показано штриховой линией). Значе­ния формовочных уклонов установле­ны ГОСТ 3212—92 в зависимости от высоты h (рис. 18.2, б) или длины мо­дели. Для мелких отливок угол уклонаа = 2...4°, для крупных — 30...45'.

Внешние контуры отливки должны быть максимально простыми, иметь по возможности прямолинейные очертания с наименьшим числом выс­тупающих частей.

Галтели.В местах перехода от одной поверх­ности к другой следует избегать пря­мых углов. Место перехода (галтели) необходимо выполнять по радиусу R, т.е. закругленным (см. рис. 18.2, б). При слишком ма­лых радиусах затрудняются формовка и заполнение формы метал­лом, при слишком больших радиусах возможно образование уса­дочных раковин.

Для уменьшения внутренних напряжений и коробления деталей со стенками, толщина которых различна, необходимо при констру­ировании предусматривать постепенный переход от одной толщи­ны к другой (см. рис. 18.2, б). Если толщины стенок находятся в со­отношении до 1 : 2, то переход можно выполнить в виде галтелей.

Отливку не следует выполнять слишком длинной при малой толщине стенок с тем, чтобы форма легко заполнялась металлом при заливке.

Во избежание скопления газовых пузырей, шлака и других неметаллических включений не надо предусматривать кар­манов и больших горизонтальных поверхностей.

Напуск служит для упрощения изготовления отливки. Напри­мер, в отливке отверстие 1 (рис. 18.3, а) диаметром 20...50 мм мож­но не делать, так как его целесообразнее просверлить при механи­ческой обработке. Напуск на верхней горизонтальной части от­ливки (увеличенный припуск) служит для удаления при механи­ческой обработке дефектов — подкорковых газовых и шлаковых раковин.

Рис. 18.2. Литейные уклоны на ребрах.

Для удобства крепления отливки в приспособлении при механической обработке предусматривают приливы 2 (рис.18.3, б). Ребра 3 (рис. 18.3, в) необходимы для предотвращения коробления отливки в процессе затвердевания, охлаждения и термической обработ­ки.

Рис. 18.3. Отливки:

а—с напуском; б— с приливом для удобства механической обработки; в — с ребром жесткости; 1 — напуск; 2— при­лив; 3 — ребро

Условия направленной кристаллизации, обеспечивающие отсутствие усадочных дефектов, могут быть реализованы в соответствую­щей конструкции литой детали при соблюдении следующего требования:

при заливке в центральных частях (по высоте) отливки не создавать больших скоплений (узлов) горячего металла. Для реализации этого тре­бования можно рекомендовать ис­пользовать такое правило: сфера, вписанная в нижнюю часть стенки отливки, должна выкатываться вверх постепенным нарастанием диаметра(в прибыльную часть) с (рис. 18.4).

Рис. 18.4. Метод вписанных окружностей для определения кристаллизации отливки.

Если это правило нельзя выполнить, то необходимо, по крайней мере, расположить места скопления металла с увеличением объема скопления вверх.

При проектировании сопряжений стыков и переходов необходимо учитывать не только радиусы вписанных окружностей, но и способ отвода теплоты от формы и характер растущих кристаллов. Иногда последние факторы более значимы.

Например, уголок, изображенный на рисунке 18.5, представля­ет собой сравнительно равностенную отливку, у которой диаметр D₂лишь немного больше диаметра D\ (рис. 18.5, а). Однако при заливке отвод теплоты (показано стрелками на рис. 18.5, б) со всех сторон уголка будет неравно­мерным: во внутреннем углу тепловые потоки пересекаются и охлаждение будет медленнее, чем во внешнем углу, где теп­ловые потоки расходятся. В ре­зультате около внутреннего угла неизбежно образуется уса­дочная раковина (зачернена на рис. 18.5, б).

Рис. 18.5. Схема образования усадочной раковины и транскристаллизационной рыхлости при кристаллизации уголка.

Так как кристаллы при затвердевании отливки бу­дут расти по линиям отвода теплоты, то на линии, соединяющей внешний и внутренний углы отливки, вершины кристаллов сомкнутся под углом 90°. По этой линии получится транскристаллизационное ослабление структуры, в результате чего прочность отливки в несколько раз понизится.

Если угловое соединение выполнить с закруглением (рис. 18.6, б), то транскристаллизационного ослабления не будет, однако усадочная раковина во внутреннем углу появится вследствие плохого теплоотвода. Для предотвращения образования усадочной раковины толщину уголка в месте скругления следует сделать меньше толщины полок (рис. 18.6, в). Снижение механической прочности при этом за счет уменьшения сечения необходимо компенсиро­вать установкой ребра жесткости.

Рис. 18.6. Плохая (а), улучшенная (б) и хорошая (в) форма выполнения углового сочленения