- •Рецензенты: Цикловая комиссия литейного производства Ленинградского машиностроительного техникума (инж. Н. М. Гудков) и инж. Д. Т. Карасева
- •Введение
- •Раздел первый
- •Глава I общие сведения о литейной форме
- •Глава u изготовление модельных комплектов
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Деревянные модели
- •Сушка древесины
- •Классификация деревянных моделей
- •Для двухопорных горизонтальных стержней.
- •Оборудование и инструмент
- •Изготовление модельного комплекта
- •2 Титов
- •§ 3. Металлические модели
- •§ 4. Пластмассовые модели
- •Примерный состав заливаемой пластмассы в частях (по массе)
- •§ 5. Гипсовые и цементные моделй
- •Глава 111 формовочные материалы и смеси
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Формовочные пески
- •§ 3. Формовочные глины
- •§ 4. Связующие
- •Классификация связующих
- •§ 5. Вспомогательные формовочные материалы
- •§ В. Формовочные и стержневые смеси Свойства смесей
- •3 Титов
- •Стержневые смеси
- •§ 7. Противопригарные краски, пасты
- •§ 8. Приготовление формовочных и стержневых смесей
- •§ 9. Контроль свойств формовочных и стержневых материалов и смесей
- •Глава IV изготовление форм
- •§ 1. Общие сведения
- •Инструмент для ручной формовки
- •Гладилки
- •V Опоки
- •§ 2. Ручная формовка
- •Формовка в почве
- •Формовка по скелетным моделям
- •Формовка в стержнях
- •Формовка в кусках
- •Формовка в глине
- •Системой
- •Отливка о литниковой
- •Формовка в быстротвердеющих смесях
- •§ 3. Машинная формовка .
- •Уплотнение пескометом
- •§ 4. Организация потока, комплексная механизация и автоматизация в формовочном отделении
- •Глава V литниковые системы и питание отливок
- •§ 1. Элементы литниковой системы
- •§ 2. Способы подвода металла в форму и конструкции литниковой системы
- •§ 3. Методы расчета литниковых систем для отливок из серого чугуна
- •141 Рис. 94. Номограмма к. А. Соболева для расчета сечения питателей
- •Глава VI изготовление стержней
- •§ I. Общие сведения
- •§ 2. Конструкция стержней
- •§ 3. Изготовление стержней вручную
- •§ 4. Изготовление стержней на машинах
- •6 Титов
- •§ 5. Отделка, контроль и хранение стержней
- •В специальных кондукторах. Припуск на зачистку стержней состав- ляет 1,5—2 мм.
- •Стержня
- •Ящика, на точность спаривания стержней, заделку швов, окраск
- •§ 6. Сушка стержней и форм
- •Рие. 128. Схема горизонтального конвейера четырехходового сушила для стержней
- •Глава VII сборка и нагрузка форм
- •§ I. Сборка форм
- •§ 2. Крепление опок и расчет груза
- •Глава VIII проектирование литейной технологии
- •§ 1. Конструирование отливок
- •5) Рис. 137. Варианты выполнения бобышек на отливках 183
- •§ 2. Проектирование технологии формовки
- •Металла
- •_Рис. 141. Выбор границ, обеспечивающих удобство установки стержней при' сборке формы
- •Глава IX технико-экономическая эффективность литейного производства
- •§ 1. Технико-экономические показатели
- •§ 2. Экономичность технологического процесса изготовления отливок
- •Стоимость
- •Отлнвок,
- •Товления одной
- •Р_ 10 % себестоимости т—• Основные фонды
- •§ 3. Пути повышения экономической эффективности литейной технологии
- •Раздел второй теоретические основы литейного производства
- •Глава I взаимодействие формы с металлом
- •§ 1. Газы в отливках
- •149. Схема газовых потоков в форме
- •§ 2. Тепловое воздействие металла на форму
- •(Из , стали) п0р формы)
- •(Сталь) (песок) (файялит)
- •§ 3. Кристаллизация сплавов в форме
- •§ 4. Внутренние напряжения в отливках
- •§ 1. Жидкотекучесть н
- •§ 2. Усадка Общие сведения
- •Продолжительность Рис. 157. Кривая линейной усадки чугуна
- •§ 3. Ликвация
- •Раздел третий
- •Глава I серые чугуны
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Влияние химического состава на структуру и свойства чугуна
- •§ 3. Классификация чугунов
- •§ 6. Высокопрочные чугуны
- •(Цниитмаш):
- •§ 7. Легированные чугуны
- •Глава II
- •§ 1. Металлическая шихта
- •§ 2. Топливо
- •§ 3. Флюсы
- •Содержа-
- •Содержа-
- •Глава III плавка чугуна в вагранке
- •Шихты; 4 — бадья; 5 — вибролоток; 6 — тележка; 7 — скиповый подъемник;
- •§ 2. Металлургические основы плавки в вагранке
- •§ 3. Интенсификация процесса плавки в вагранке
- •§ 4. Нарушения хода работы вагранки
- •§ 5. Контроль плавки
- •Глава IV
- •§ 1. Плавка в пламенных печах
- •§ 2. Плавка в электродуговых печах
- •§ 3, Плавка в индукционных тигельных печах
- •§ 4. Плавка в индукционных канальных печах
- •Глава V
- •§ 1. Заливка форм
- •§ 2. Охлаждение отливок и выбивка их из формы
- •§ 3. Очистка отливок
- •§ 4. Обрубка и зачистка отливок
- •§ 5. Термообработка чугунных отливок
- •Глава VI
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Причины и меры предупреждения дефектов
- •§ 3. Контроль качества отливок
- •§ 4. Способы исправления дефектов отливок
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Особенности технологии формовки
- •И диаметр питателя; f — площадь сечения шейки
- •-§ 3. Плавка белого чугуна
- •/, 2 И 3 — летки; 4 — вертикальный канал
- •§ 4. Очистка отливок
- •Глава u процесс отжига отливок
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Интенсификация процесса отжига ковкого чугуна
- •Раздел пятый производство отливок из стали
- •Глава 1
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Углеродистые стали
- •§ 3.. Легированные стали
- •Глава II
- •§ 1. Конструкция стальных отливок и особенности проектирования литейной формы
- •§2. Устройство и расчет литниковых систем и прибылей
- •§ 3. Особенности технологии формовки
- •Глава III плавка и заливка стали
- •§ 1. Плавка в мартеновских печах
- •§ 2. Плавка в основных и кислых дуговых и индукционных печах
- •§ 3. Плавка в малых бессемеровских конверторах щ
- •§ 4. Заливка, очистка и термическая обработка стальных отливок
- •Раздел шестой
- •Глава 1
- •§ 1. Состав и свойства медных сплавов
- •§ 2. Особенности литейной формы
- •§ 3. Особенности плавки медных сплавов
- •Электрод;
- •Глава II
- •§ 1. Состав и свойства алюминиевых сплавов
- •§ 2. Особенности литейной формы
- •§ 3. Плавка алюминиевых сплавов и заливка форм
- •Глава III
- •§ 1. Состав и свойства магниевых сплавов
- •§ 2. Особенности литейной формы
- •§ 3. Плавка магниевых сплавов
- •Раздел седьмой специальные способы литья
- •Глава I
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Металлические формы
- •Состав облицовки, г
- •14 Титов
- •§ 3. Особенности литья различных сплавов
- •§ 4. Механизация литья в металлические формы
- •Глава II центробежное литье
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Формы и машины
- •§ 3. Особенности центробежного литья втулок, колец, труб
- •Глава III литье под давлением
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Пресс-формы
- •§ 3. Машины
- •Рис, 251. Схема работы машины с холодной вертикальной камерой прессования
- •§ 4. Технологические режимы литья под давлением
- •Глава IV
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Изготовление моделей
- •3Фасонная планка; 4 — замок; 5 — оправка; 6 — крышка; 7 — сухарь; 8 — пластина; 9 — плнта
- •Готовления моделей
- •§ 3. Изготовление литейной формы
- •§ 4. Плавка и заливка металла в формы.
- •Глава V литье в оболочковые формы
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Изготовление оболочковых форм и стержней
- •§ 3. Сборка и заливка форм. Выбивка отливок
- •Глава VI различные виды литья
- •§ 1. Непрерывное литье
- •Рис» 277. Схема установки для непрерывной разливки стали
- •§ 2. Отбеленное литье
- •§ 3. Литье выжиманием
- •§ 4. Штамповка жидких сплавов
- •§ 5. Отделка, контроль и хранение стержней. . . . 166
- •§ 6. Сушка стержней и форм 170
- •Глава VII. Сборка и нагрузка форм 177
- •§ 1. Сборка форм .177
- •§ 2. Крепление опок и расчет груза 179
- •Глава VIII. Проектирование литейной технологии 181
- •§ 1. Конструирование отливки 181
- •§ 2. Проектирование технологии формовки 184
- •Глава IX. Технико-экономическая эффективость литейного производства 192
- •§ 1. Технико-экономические показатели • 192
- •§ 2. Экономичность технологического процесса изготовления отливок 194
- •§ 3. Пути повышения экономической эффективности литейной технологии 199
- •Глава I. Взаимодействие формы с металлом 201
- •§ 1. Газы в отливках 201
- •§ 2. Тепловое воздействие металла на форму 206
- •§ 3. Кристаллизация сплавов в форме 210
- •§ 4. Внутренние напряжения в отливках 214
- •Глава II. Литейные свойства сплавов 218
- •§ 1. Жидкотекучёсть : 218
- •§ 2. Усадка 220
- •§ 3. Ликвация 227 Раздел третий производство отливок из серого чугуна
- •Глава I. Серые чугун ы . 229
- •§ 1. Общие сведения , 229
- •§ 3. Классификация чугунов 236
- •§ 4. Механические свойства чугуна для отливок 239
- •§ 5. Модифицирование серого чугуна . .' ' 240
- •§ 6. Высокопрочные чугуны . 241
- •§ 7. Легированные чугуны 241
- •Глава II. Шихтовые материалы и шихтовка 247
- •§ 1. Металлическая шихта 247
- •§ 2. Топливо 254
- •§ 3. Флюсы 2е6
- •§ 4. Расчет шихты . 258
- •Глава III. Плавка чугуна в вагранке 266
- •§ 1. Общие сведения 266
- •§ 2. Металлургические основы плавки в вагранке 273
- •§ 3. Интенсификация процесса плавки в вагранке 279
- •§ 4. Нарушения хода работы вагранки 283
- •§ 5. Контроль плавки 284
- •Глава IV. Плавка чугуна в пламенных и электрических печах 290
- •§ 1. Плавка в пламенных печах 290
- •§ 2. Плавка в электроду говых печах 293
- •§ 3. Плавка в индукционных тигельных печах . 297
- •§ 4. Плавка в индукционных канальных печах 301
- •Глава V. Заливка, выбивка, обрубка и приемка отливок из серого чугуиа 303
- •§ I. Заливка форм 303
- •§ 2. Охлаждение отливок и выбивка их из формы 307
- •§ 3. Очистка отливок 310
- •§ 4. Обрубка и зачистка отливок 317
- •§ 5. Термообработка чугунных отливок' 319
- •Глава VI. Брак отливок и меры его устранении 321
- •§ 1. Общие сведения 321 г
- •§ 2. Причины и меры предупреждения дефектов • . . 321
- •§ 3. Контроль качества отливок 326
- •§ 4. Способы исправления дефектов отливок 329 Раздел четвертый производство отливок из ковкого чугуна
- •Глава I. Особенности технологии формовки и плавки ковкого чугуна 332
- •§ 1. Общие сведения 332
- •§ 2. Особенности технологии формовки . . . • 334
- •§ 3. Плавка белого чугуна 336
- •§ 4. Очистка отливок 341
- •Глава II. Процесс отжига отливок 342
- •§ 1. Общие сведения 342
- •§ 2. Интенсификация процесса отжига ковкого чугуна . 347
- •Производство отливок из стали
- •Раздел шестой производство отливок из цветных сплавов
- •Раздел седьмой специальные способы литья
Заливка производится свободной струей, литниковые си-
стемы обычно отсутствуют.
Затвердевание металла под действием центробежных си, способствует получению плотных, без газовых, усадочных ракови
и рыхлот отливок.
Способ центробежного литья наряду с преимуществами им
и недостатки, также объясняемые действием центробежных сил?
Повышенная ликвация компонентов сплава, поэтому не все сплавы целесообразно отливать центробежным способом.
Загрязнение внутренней поверхности отливок ликватами и неметаллическими включениями и, вследствие этого, повышенный припуск на обработку внутренних поверхностей.
Неточность диаметра полости отливок со свободной поверх-
ностью.
Методы расчета угловой скорости вращения формы. От правил ного выбора скорости формы зависят прочность, структура, распр
деление шлаковых включений, газовой и усадочной пористости|
ликвации в отливке. Скорость формы зависит от расположения oci
вращения, рода металла и диаметра отливки.
При определении угловой скорости вращения учитывают не только положение оси вращения формы, но и связанные с этим иска- жения внутренней поверхности отливки. Установлено, что для отли- вок из разных сплавов, в зависимости от размеров, температуры за- ливки сплава и формы, оптимальная угловая скорость вращения, при которой качество отливки наивысшее, различная.
При определенном соотношении наружного гх и внутреннего га
радиусов отливки ^ = 1,15^ для расчетов скорости формы можно пользоваться формулой
К
п — —?=■ об/мин,
Vfi
где К о — коэффициент, значения которого приведены в табл. 66.
Согласно принципу эквивалентности, воздействие на какую-либо систему центробежных сил физически тождественно действию сил тяжести соответствующей величины. На этом основании действую- щие на металл центробежные силы можно заменить силами тяжести равной величины и того же направления, а сам металл рассматри- вать соответственно утяжелившимся.
Плотность вращающегося металла в отличие от обычной плот- ности р называют эффективной плотностью:
б = Р^ (17)
8
где р — плотность металла, г/см3; со — угловая скорость вращения <}юрмы, с-1; g — ускорение свободного падения, см/с2.
Сплав |
Плотность, г/с м3 |
Положение оси вращения формы |
Ко |
Отливки |
Чугун Сталь Бронза Алюминиевый |
7,2 7,85 8,4 3,10-3,65 |
Горизонтальное . . Вертикальное . . . Горизонтальное . . Вертикальное . . . Горизонтальное . . |
1800—2500 2470—3000 2150-2730 3400 2600—3500 |
Трубы, втулки Трубы Полые отливки Кольца, втулки, вкладыши подшипников Трубы, втулки |
Отношение
называют гравитационным коэффициентом.
Он
показывает,
во сколько раз металл утяжеляется
при
данном режиме
вращения.
JI.
С.
Константинов экспериментально установил,
что для всех
сплавов
высокое качество отливки (хорошие
механические свой-
ства
и хорошая чистота поверхно-
сти)
может быть достигнуто, если
величина
центробежной силы, дей-
ствующей
на жидкий металл, будет
такой,
что эффективная плотность
металла
составит 340 г/см3.
При
этом угловую скорость
вращения
JI.
С.
Константинов ре-
комендует
определять по формуле
5520 /ю\
об/мин,
(18)
Vpr
Рис.
239. К определению скорости вращения
формы на центробежной машине с
вертикальной осью вращения
где
5520
— постоянный для
всех
сплавов
коэффициент.
Данная
формула не учитывает влияния толщины
стенки отливки. Для отливок с малой
толщиной стенок это не имеет существенного
значения, но для толстостенных отливок
это важно, так как центробежная сила
на наружной поверхности отливки
достигает такой величины, что может
произойти разрыв прилегающей к изложнице
поверхности металла, в отливке образуется
трещина. Поэтому при большой толщине
стенок отливки необходимо изменять
скорость в процессе вращения формы.
Вначале форму следует заливать при
минимальной скорости, затем по мере
заливки формы и увеличения толщины
стенки отливки скорость можно увеличивать
До
максимума,
при котором поверхностный слой не будет
поврежден.
При
литье фасонных отливок скорость
необходимо подбирать такой, чтобы было
обеспечено заполнение формы и точное
воспроизведение контуров отливки.
Опытом установлено, что наилучшие ре
417
IL
зультаты
достигаются, если скорость формы
подбирается таким об разом, чтобы
окружная скорость точки отливки,
наиболее удален ной от оси вращения,
составляла 3—5 м/с.
Окружная
скорость v
любой
точки вращающегося тела опреде ляется
по формуле
ягп
(19)
где
п
— скорость формы, об/мин; г
— расстояние этой точки от оси вращения,
м.
Например,
требуется определить угловую скорость
вращения формы на центробежной машине
с вертикальной осью (рис. 239). Принимаем
величину окружной скорости 5 м/с, а
расстояние от оси вращения до наиболее
удаленной от нее точки равным 0,35 м.
Тогда после подстановки в формулу (19)
получим
ЗЖ^35
=
137 0б/миН-
Формы
для центробежного литья делят на
металлические
и
футерованные
различными составами (песчаные). Форму
выбирают в зависимости от геометрических
размеров изготовляемой отливки, ее
материала и производственной программы.
Металлические формы целесообразно
применять для изготовления большого
числа одинаковых отливок без затрудненной
усадки, когда наружный контур не
мешает извлечению отливки из формы.
Футерованные песчаные формы
целесообразно применять для отливок
с затрудненной усадкой, когда
конфигурация их мешает извлечению из
металлической формы, и для получения
небольшой партии чугунных отливок без
отбела.
Металлическую
форму перед заливкой нагревают газовыми
горелками или другим способом до
150—200 °С. После заливки их охлаждают до
150—200° С проточной водой в ванне либо
обрызгиванием, для чего машины
оборудуют специальной системой
охлаждения. Стойкость охлаждаемых
металлических форм невелика. На- Яфимер,
при литье труб массой до 50 кг форма
выдерживает 400— 500 заливок, а при литье
более крупных труб — только 200—300
заливок. Это объясняется тем, что
при интенсивном водяном охлаждении
в металлических формах (изложницах)
возникают трещины, вследствие чего
уменьшается их стойкость.
Сухие
теплоизоляционные покрытия
применяют для создания постоянного
теплового режима формы, увеличения
ее стойкости, а при литье чугуна — для
получения отливок без отбела. В качестве
сухих покрытий используют пылевидные
огнеупорные материалы, которые
наносят на рабочую поверхность
418§ 2. Формы и машины
формы.
К таким материалам относятся кварцевый
песок, фосфоритная мука и др. Присыпка
на поверхности формы удерживается
центробежной силой. Обычно присыпку
вводят в форму по желобу при вращении
формы с постоянной скоростью.
При
пылевидном покрытии снижается скорость
охлаждения отливки, но полностью
избежать отбела чугуна не удается,
кроме того, отливка получается несколько
шероховатой, поэтому припуск на обработку
должен быть не менее 4 мм. Применение
присыпки увеличивает стойкость формы
до 7 раз. При литье цилиндрических втулок
со стенками толщиной 10—12 мм и диаметром
до 100 мм стойкость формы может быть
доведена до 3500 заливок чугуна. При литье
цветных сплавов не рекомендуется
присыпать формы.
Футерованные
формы обычно изготовляют вне машины.Поэтому
требуется несколько сменных форм.
Песчаные формы можно футеровать
обычной формовочной смесью, стержневыми
и специальными смесями. Сухие формы
применяют для литья труб и фасонных
деталей. Футерованные формы изготовляют
несколькими способами: уплотнением на
специальной пуансоно-шнековой машине,
накаткой песчаной смеси на поверхность
формы и пескодувным методом.
Машины
для центробежного литья тел вращения
бывают двух типов: шпиндельные и
роликовые. Для литья коротких втулок,
гильз, колец применяют шпиндельные
машины с горизонтальной осью вращения,
для литья длинных труб — роликовые
машины с горизонтальной осью вращения,
а для изготовления фасонных отливок —
машины с вертикальной осью вращения.
На
рис. 240 приведена шпиндельная центробежная
машина для литья втулок, гильз, маслот.
На этой машине можно изготовлять
419
цилиндрические
заготовки диаметром до 300 мм и длиной
до 350 мм; максимальная масса отливки
100 кг.
Машина
состоит из изложницы 4,
вала 3
с подшипниками, привода, ограждения
8
с устройством для охлаждения изложницы,
заливочного желоба 10,
станины. Толщину стенок изложницы
выбирают в зависимости от наружного
диаметра отливки:
Диаметр
отливки, мм . . До 100 100—200 200—300 300 и
выше Толщина
стенки изложницы, мм 30—35 35—40
40—45 45—50
Внутри
пустотелой станины находится
электродвигатель /, от него через
ременную передачу и ступенчатые шкивы
2
передается движение полому валу 3,
на котором закреплена металлическая
форма-изложница 4.
Вал машины имеет две опоры 6
на подшипниках качения. Скорость
вращения вала 625, 1000 и 1610 об/мин. Быструю
остановку изложницы осуществляют
колодочным тормозом 11.
Внутренняя поверхность формы имеет
небольшой конус для легкого извлечения
из нее отливки. Форма охлаждается водой
и закрывается крышкой 5 с отверстием
диаметром, равным внутреннему
диаметру отливки. Для предотвращения
отбела торцовой части отливки в крышке
делают проточку а,
в которую набивают огне- . упорную массу.
Крышку крепят специальными гайками со
срезанными фланцами. Металлическая
форма находится внутри защитного
кожуха 7. На передней торцовой части
кожуха установлена на петлях дверца 9
с отверстием для прохода заливочного
желоба 10.
Отливка
чугунных втулок в металлических формах.
Скорость вращения изложницы выбирают
по указанным ранее в § 1 зависимостям.
Процесс
литья состоит из следующих операций.
Подготовка
формы. Перед заливкой форму очищают
от остатков теплоизолирующей
присыпки струей сжатого воздуха или
щеткой и нагревают до 150—200° С. Такую
температуру поддерживают и при следующих
заливках. Затем форму закрывают крышкой,
которую тщательно закрепляют, чтобы
она не открывалась при вращении
формы.§ 3. Особенности центробежного литья втулок, колец, труб
