Контрольні запитання

7. Які варіанти класифікацій полімерів ви знаєте?

8. У чому відмінність одержання полімерів методом полімеризації і поліконденсації?

9. Назвіть основні етапи одержання поліетилену безперервним методом при високому тиску. Як відрізняються властивості поліетилену, отриманого при високому тиску, від властивостей поліетилену, отриманого при низькому тиску?

10. Основні компоненти складних пластмас, їхня роль у композиції.

11. Назвіть найбільш цінні фізико-механічні властивості пластмас та галузі застосування пластмас.

12. Якими методами одержують вироби з пластмас (термореактивних і термопластичних)?

13. У чому відмінність штучних полімерних волокон від синтетичних? Наведіть основні стадії одержання хімічних волокон.

14. Як роблять віскозне волокно?

15. Що таке каучук і гума? Їх класифікації та властивості. Сфери використання гуми.

Лабораторна робота № 24

ЛИВАРНЕ ВИРОБНИЦТВО

Мета: 1. Вивчити теоретичні основи одержання виливок різними способами.

2. Оволодіти практичними навичками одержання виливок в піщано-глинястих та металевих формах.

Обладнання, матеріали та інструменти

Муфельна піч, тиглі з металами, модельний комплект, суміш для виготовлення форми, графіт, формувальний інструмент, кокіль.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Ливарне виробництво  це галузь машинобудування, що займається виготовленням деталей шляхом заливання розплавленого металу в спеціальну форму, порожнина якої відповідає конфігурації і розмірам деталі.

У машинобудуванні отримують виливки близькі за формою і розмірами до готової деталі (фасонне литво), а також виливки, призначені для подальшої обробки тиском (прокатки, кування, штампування) або механічної обробки на металорізальних верстатах (заготівельне литво) із різних металів і сплавів або пластмас.

Існує багато способів ливарного виробництва. Найбільш простим з них є лиття в піщано-глинясті форми. Цей спосіб полягає в тому, що перш ніж вилити ту або іншу деталь, із матеріалу, що легко оброблюється, виготовляють її модель, яка служить для утворення зовнішніх контурів виливки у формі.

Моделі виготовляють із деревини (сосна, дуб, вільха, береза, липа тощо) або металів (як правило, зі сплавів алюмінію і міді). При визначенні розмірів моделі враховують припуск на усадку виливки при її кристалізації і припуск на наступну механічну обробку виливки для одержання готової деталі.

За конструкцією моделі можуть бути рознімні і не рознімні. Перші складаються із двох, трьох і більше частин, їх застосовують там, де за умовами формування не можна використати не рознімні моделі. Отвори, порожнини або заглибини у виливках отримують за допомогою стержнів, які виготовляють у дерев’яних або металевих стержневих ящиках зі спеціальних стержневих сумішей.

Після того, як модель готова, приступають до виготовлення форми. Для виготовлення форм використовують різні природні матеріали, із яких виготовляють суміші, що називають формувальними.

Формувальна суміш призначена для виготовлення ливарної форми. Суміш складається із наповнювача (піску), в’яжучої речовини (глини з водою) і протипригарних речовин. Головними властивостями формової суміші є пластичність, вогнетривкість, газопроникність, міцність і подат­ливість.

Пісок є головним компонентом формових сумішей, який забезпечує їм газопроникність і податливість. Великі зерна піску хоч і зумовлюють добру газопроникність суміші, зате погіршують якість поверхні відливки. Очевидно, що дрібний пісок забезпечує гладку поверхню відливки, хоч зменшує газопроникність. Тому при виготовленні великих відливок, де потрібно забезпечити відведення значної кількості газів, до складу формувальної суміші вводять грубий пісок, а при виготовленні дрібних відливок, де гладкість поверхні має істотне значення, застосовують дрібний пісок. Головною складовою частиною формувального піску є кварц (SіО₂) кількістю 90...97%. Температура плавлення кварцу становить 1710°С Під дією нерівномірного нагрівання зерна піску руйнуються, в результаті чого формувальна суміш засмічується порошкоподібною фракцією. До домішок формувального піску належать слюда, польовий шпат, оксиди заліза, оксиди лужних (Nа₂О, K₂О) і лужноземельних металів (МgО, СаО). Домішки зменшують вогнетривкість суміші.

З метою підвищення вогнетривкості сумішей, призначених для стале­вих і чавунних відливок, в їх склад доцільно вводити хромистий залізняк (FеО∙Сr₂О₃) з температурою плавлення t_пл ~ 1850°С, циркон ZrSіО₄ (t_пл ~ 2000°С), магнезит МgО (t_пл ~ 2800°С).

Глина складається з дрібних лускоподібних частинок каоліну (АІ₂О₃•2SіО₂•2Н₂О) розміром до 0,02 мм. Змочена водою глина утворює на поверхні зерен піску тонку клейку плівку, завдяки чому ці зерна з'єднуються між собою, а крізь пори між зернами виходять гази. Кількість глини у формувальній суміші не перевищує 8...12% за об'ємом, а кількість води - 4...5%.

Для виготовлення високоякісних ливарних форм застосовують бен­тонітову глину, основу якої становить монтморилоніт (АlО₃•4SіO₂•nН₂О).

Протипригарні речовини запобігають утворенню пригару на поверхні відливки. Пригар є твердою і міцною оболонкою, що виникає в результаті сплавлення металу з матеріалом форми або проникнення металу в пори форми на певну глибину. Згадана оболонка часто псує товарний вигляд відливки, а при обробці різанням стає причиною інтенсивного спрацьову­вання інструменту. Щоб захистити відливку від утворення пригару, поверх­ню порожнини форми покривають тонким шаром протипригарного ма­теріалу у вигляді порошку або суспензії. Одні з протипригарних речовин (кам'яновугільний порошок, мазут) згоряють при дотику з металом, а утво­рені гази (СО, СО₂) захищають форму від сплавлення з металом, а також заважають виникненню оксидів заліза. Наявність останніх є причиною утворення із кремнеземом (SіО₂) сполуки 2FеО•SіО₂, що легко плавиться. Інші порошкоподібні речовини (кварц, циркон, магнезит, графіт) заповню­ють пори на робочій поверхні форми і цим заважають проникненню металу в глибину форми.

До складу протипригарних суспензій входять вогнетривкі порошки (магнезит, циркон, маршаліт, електрокорунд Аl₂Оз) і в'яжуча речовина (патока, сульфітна барда, декстрин, рідке скло, смоли).

Стержневі суміші. Стержнева суміш служить для виготовлення стержнів, які перебува­ють у важчих робочих умовах, ніж форма, оскільки практично вся їхня поверхня оточена розплавленим металом. Під дією високої температури металу в стержні вигоряють органічні складові, а під час охолодження відливки він зазнає стискаючих зусиль за рахунок усадки металу. Ось чому стержень у порівнянні з формою повинен мати вищу міцність, газопро­никність, податливість і вогнетривкість. Водночас опір руйнуванню стержня під час вибивання з відливки має бути незначним.

Головними складовими частинами стержневих сумішей є пісок і в'я­жуча речовина (синтетична смола, рідке скло, природна смола, декстрин, сульфітно-спиртова барда, сульфітний шелак, цемент, рослинна або мінеральна олії тощо). Для захисту відливки від пригару поверхню стриж­ня покривають тонким шаром протипригарного матеріалу.

Головною і найбільш складною операцією, від якої в значній мірі залежить якість виливки, є виготовлення ливарної форми. В залежності від призначення і матеріалу, з якого виготовлені форми, вони поділяються на такі: разові форми  служать тільки для виготовлення однієї виливки. При вибивці виливок вони руйнуються; напівпостійні форми  використовуються для виготовлення середніх і крупних виливок простої конфігурації. Ці форми витримують від 30 до 50 виливок з незначним проміжним ремонтом; постійні форми  використовуються в серійному і масовому виробництві. Вони виготовляються з чавуну або сталі.