Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Методичні вказівки

до виконання лабораторних і практичних робіт з курсу

«Технологія конструкційних матеріалів».

Київ НТУУ «КПІ» 2012

Методичні вказівки до виконання лабораторних і практичних робіт з курсу «Технологія конструкційних матеріалів. Ливарне виробництво»

для студентів усіх спеціальностей.

Укл.: В.В. Джемелінський, Ю. В. Ключников, О. Т. Сердітов, А. М. Лутай, Гончарук О.О., Кагляк О.Д.-К., НТУУ-«КПІ», 2012.44с.

Навчальне видання

Методичні вказівки до виконання лабораторних і практичних робіт з курсу

“Технологія конструкційних матеріалів.

Ливарне виробництво”

Укладачі:

проф. Віталій ВасильовичДжемелінський

доц. Юрій ВалентиновичКлючников

доц. Олександр ТимофійовичСердітов

ст. викл. Анатолій МиколайовичЛутай

ас. Олексій Олександрович Гончарук

ас. Олексій Дмитрович Кагляк

Відповідальний редактор:

В.В. Романенко

Рецензент:

Ю. М. Малафеєв

Розділ 1. Ливарне виробництво.

Лабораторнаробота№ 31

ВИВЧЕННЯ ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕНН ЯРАЗОВОЇ ЛИВАРНОЇ ФОРМИ

Мета роботи- ознайомитися з модельним комплектом, виготовлення разової ливарної форми в двох опоках за роз"ємною моделлю та піщано-глинистого стержня в роз"ємному стержньовому ящику.

Короткі теоретичні відомості

У ливарному цеху фасонні деталі складноїі простої конфігураціїодержують методом заливання рідкого металу в ливарну форму - порожнину, яка відповідає конфігурацїі розмірам майбутньої деталі. Деталі (або заготовки), які одержують у такий спосіб, називають відливками. Після затвердівання відливок вибивають з форми, обрубують ливникову систему, очищають від пригару формувальної суміші піддають механічній обробці з метою отримання точних розмірів. Тому в процесі виготовлення ливарної форми розміри її порожнини слід збільшити з урахуванням припусків і усадки металу, який заливають.

Стінки ливарної форми можна виготовляти з різних матеріалівпіщаної суміші, гіпсу,алебастру, цементу, сплавівметалів.Використовуванийматеріалвизначаєстрокслужбиливарноїформи. Разовіливарніформивиготовляютьзпіщаноїформувальноїсуміші.Їїзастосовуютьдля одержаннялишеоднієїдеталі, оскількипривитягуванніготовоговідливкаформаруйнується.Багаторазові ливарні форми виг0отовляють із сплавіврізнихметалів,гіпсу,алебастру, шамоту, магнезиту, цементу та інших вогнетривкихматеріалів.Ці форми можуть витримати багато заливок,Металева форма називаєтьсякокілем. Останнійдаєзмогуодержувативідкількох сотдокількохдесятківсотеньтисячвідливків. Кількістьвідливків у одномукокілізалежитьвідтемпературиплавленняметалу, якийзаливають,маситаконфігураціїодержуваноговідливка.

Для виготовленняразовоїливарноїформивручнупотрібні:піщана формувальнатастержньовасуміші,модельнийкомплект, парніопоки, фор-мувальнийінструмент.

1. Формувальна та стержньова суміш слугують для виготовлення стінок ливарної форми і стержнів, які утворюють порожнини у відливках. До цих сумішей ставляться такі вимоги: висока вогнетривкість (оскількиіснує контакт з рідким металом), пластичність (для одержаннячіткого відбитку моделіі стержньового ящика), газопроникність (щоб пропустити з форми гази, яківиділяються з охолоджуваного рідко­го металу),піддатливість (здатність не перешкоджати усадці затверділого металу для запобігання появи напружень і тріщин у відливку).

3 метою забезпеченнявказанихвластивостейякнаповнювачвикористовуютьзернистийкварцевийпісокіякв"яжуче(дляпластичностіта міцностісуміші) - глину(до 8...12%заоб"ємом). Щобзапобігтиприга­рудометалувідливка,уформувальнуистержньовусумішівводятьнезначнукількістьпротипригарнихдомішок: графіт, кам"янедеревне вугілля,кокс,цирконтаін. Домішкитирси, торфутаіншихорганічних речовинпідвищуютьпіддатливістьсумішей.

Рис.1

У разіручногоформуваннявикористовуютьлицювальніінаповнюючіформувальнісуміші. Лицювальнісуміші3(рис.1)слугуютьдляпокриттяробочоїповерхніформи, якаконтактуєзрідкимметалом.Упроцесіформуванняїїнаносятьнамодельшаромтовщиною 15...30 мм. Лицювальнусумішготуютьзісвіжихпіскуиглини, кудивносятьдо 10% протипригарнихдомішок. Наповнюючусуміш 2, якаеосновногочастиною ливарноїформи, готуютьзвідпрацьованоїформувальноїсуміші,додаючи 5-10% свіжихпіскуиглини.

2. Модельнийкомплектвикористовуютьдлявиготовленняливарної форми. Дойогоскладувходять: модельмайбутньоговідливка, одинабо кількастержньовихящиків(якщовідливокмаєпорожниниабоотвори), моделіливниковоїсистеми, підмодельнадошка. Дляручногоформування модельнийкомплектвиготовляютьздеревини(клен, бук,сосна).

а)Модельпризначенадляодержаннявливарнийформівідбитку порожнини, якавідповідаєрозмірамізовнішнійконфігураціївідливка. Моделіможутьбутинероз"ємнимитароз"ємними. Якщоконфігурація

відливкапроста, щодаєзмогувидалитимодель, неруйнуючиливарноїформи, використовуютьнероз"ємнумодель.Складнізаконфігурацієювідливкизаформовуютьсявдвохполовинахливарноїформи. Уцьомуразівикористовуютьроз"ємнімоделі. Роз"ємполегшуєвидаленнямоделізливарноїформивпроцесіформування. 3 цієюсамоюметоюповерхнімоделі орієнтованівертикально(тобтоперпендикулярнодоплощинироз"ємумоделі), маютьбутизформувальнимиухиламивмежах0,5..,3˚внапрямі видаленнянапівмоделізформи. Отже, верхняінижняпівмоделіматимутьзустрічніформувальніухили(рис.2).Оскількирозміриливарної формимаютьбутибільшимизарозміриготовоїдеталі, її роблятьбільшимизурахуваннямприпусківнамеханічнуобробкувідливкатаусадку металу.

Рис.2

На рис.2 і 3 наведенікресленнявідповідноготовоідеталііроз"ємноїмоделідляодержаннявідливка. Половинкимоделікріплятьсяіцентруютьсяоднавідносноодноїшипами1. Навідмінувіддеталівмоделінемаєотвору, алевмісцяхвиходуотворузовні в0неїєвиступаючічастини2 - стержньовізнаки, Стержньовізнакимоделідаютьуливарнійформівідбитки, якієопорамидлявстановлюваногоуформу стержня. Нарис.1 і 3 роз"єммоделііформипоказановідрізкомсуцільноїлінії(роз"ємипоказуютьтакожламаноюштрих-пунктирноюлінією, щозакінчуютьзнаком "X - - - X"), над якимпишутьлітериРМФаположеннявідливкавливарнійформіпозначенолітерамиВ(верх)іН (низ)білястрілок, якіпоказуютьнапрямроз "ємуформи.

Рис.3

Після виготовлення, викінченняі перевіркирозмірівмоделіфарбуютьвологонепроникноюфарбоюпевногокольору: червоним - длячавунноголитва, синім - длястального, жовтим - длякольорового. Стержньовізнакифарбуютьучорнийколір.

б)Стержньовийящикпризначенийдлявиготовленнявньомупіщано-глинистогостержня(рис.4), вякомуєвентиляційніканали1,3, щополегшуєвихідгазів, і длябільшоїміцності -металевадротянаарматура 2. Стерженьустановлюютьнавідбиткивідстержньовихзнаківуготовуливарнуформу, розрізякоїпоказанонарис,1. Стержньовийящиктакожроз"ємнийіполовинкийогоцентруютьсяза допомогою шипів.

Рис. 4

в)Ливниковасистема - цесистемаканалів, поякихрідкийме­талпотрапляєвпорожнинуливарноїформи. Післявибиванняформи ли0вниковусистемувідокремлюютьвідвідливкаінаправлятьупереплавку.

Д

Рис.5

оскладуливниковоїсистемивходять(рис.5): ливниковачаша1, щослугуєдляприйманнярідкогометалузковша, запобіганнярозбризкуванню,послабленнянапоруструменяічастковоговідокремленняшла­кувідметалу; стояк 2 - вертикальний. конуснийканал, якийз"єднуєчашузішлаковловлювачем 3 - горизонтальним, трапецоїдноїформикана­ломуверхнійпівформі, якийперешкоджаєпотрапляннюшлакудопорож­ниниливарноіформи; живильники 4 .- горизонтальніканаливнижній півформі, якібезпосередньоживлятьрідкимметаломпорожнинуформи 7 (див, рис.1). Елементиливниковоїсистемипозначенітак (Рис.1): 8 —шлаковловлювач, 9 - живильник, 10-стояк,II - ливннковачашата 6 –випори -вертикальніканали, якірозміщуютьуверхніх точках відливкадлявидаленняповітрязформи, колиїїзаливають,тадля контролюзаповненняформиметалом. Неправильнаконструкціяірозміри ливниковоїсистемипризводятьдо утворенняувідливкашлакових, землянихігазовихраковин, недо­ливів,коробленнявідливкатощо. Щобнебуловсмоктуванняповітря йшлакууформу, слід ливниковусистемузаповнюватирідкимметаломупродовжусьогоперіодузаливания форми, адляцьогоміжелементамиливниковоїсистеми,яказвужується, необхідневиконанняспіввідношення

це F _ж - сумарнаплощаперерезувсіхживильників: -площаперерізувідповідношлаковловлювачатастояка,

г)Підмодельнадошкапризначенадлявстановленняполовинимоделіплощиноюроз"ємувнизтаопокупроцесіформування.

3. Опоками називаютьметалеві(зрідкадерев"яні)рамки, вяких 0виготовляютьпіщано-глинистуливарнуформу. Опокамаєбутилегкою, міцною, добретриматиущільненуформувальнусуміш. Приформуванніза роз"ємноюмоделлювикористовуютьпарніопоки 14 і 15, що центруються задопомогоюз"єднувальнихштирів1. Цезабезпечуєповнийзбігкон­туріввідливкаверхньоїінижньоїпівформ(див. Рис.1).

4. Форму вальнийінструмент, якийзастосовуютьприручномуформу-ванні,доцільно поділитинаформувальнийівикінчувальний.Формуваль­нусумішвопокизасипаютьсовковимилопатамиіущільнюютьручними (інколипневматичними)трамбовками. Вентиляційніканалинаколюють сталевимиголками(душниками). Длявидаленняпівмоделейзформиви­користовуютьпідйомники.Виправляютьготовуформувикінчувальним інструментом: гладилками, ложками, ланцетами.

Порядок виконанняроботи

Виготовленнястержня

Стерженьуроз"ємномустержньовомуящикувиготовляютьутакій послідовності:

- робочуповерхнюстержньовогоящикапротираютьганчір"ям;

- половинки стержньовогоящикаскладають, центруючипоштіфтах, іскріплюютьструбциною;

- у вертикальновстановленийстержньовийящикзасипаютьстержньовусуміш;

- по центрустержнявставляютькаркас, змоченийглинистоюсуспензією;

- трамбовкоюущільнюютьстержньовусумішігладилкоювирівнюють знаковічастинистержня;

- душником наколюютьустержнівентиляційніканали;

- киянкоюобстукуютьстінкистержневогоящикаізнімаютьструб­цину;

- обережнознімаютьоднуполовинустержньовогоящика;

- на другуполовинустержньовогоящиказістержнемнакладаютьсушильнуплиту, перевертаютьна 180°, післячогополовинустержньового ящиказнімаютьі стержень залишаєтьсянасушильнийплиті;

- стержень разомізсушильноюплитоювідправляютьнасушінняв піч.

Виготовленняформи

Послідовністьопераційвиготовленняразовоїформизароз"ємною моделлювдвохопокахтака:

- на підмодельнудошкукладутьнижнюполовинумоделіінакриваютьнижньоюопокою (Рис.6 а);

- півмодельпокриваютьлицювальноюсумішшюшаром 15...30 мм, за-лишковучастинуопокизасипаютьзнадлишкомнаповнюючоюсумішшю;

- сумішвопоціущільнюютьручноютрамбовкою;

- лінійкоюзрізаютьзайвустержньовусумішнаодномурівнізопо­коюі голкою /душником/ наколюютьвентиляційніканали 4 (див. Рис.1), (Рис.6,б);

Рис.6а,б.

- готову нижнюпівформуперевертаютьна 180°інанижнюпівмодель установлюють(пошипах)верхню(Фіг.6в.);

-площину роз"ємунижньоїпівформипосипаютьвідокремлюючимсу­химпіскоміустановлюютьверхнюопоку, з"єднуючизнижньоюзадопомогоювушокіштирів;

Рис.6в,г.

- установлюють моделіливниковоїсистема(живильники, шлаковловлювач, стояк:випори)і повторюютьусіоперації, яківиконуютьпід часнабиваннянижньоїпівформи(Рис.6г.);

- у готовійверхнійпівформібілямоделістоякавирізуютьливниковучашу;

- видаляютьзверхньоіпівформимоделістояктавипори(Рис.6д.);

Рис.6д

- знімаютьверхнюпівформуіустановлюютьпорядзнижньою, пере-вертаючина 180 /угоруплощиноюроз"єму/;

Рис.6е

- підйомник забиваютьупівмоделі, розштовхуютьїхзбокувбік іобережновидаляютьзпівформ/верхньоїінижньої;

- так самовидаляютьмоделіживильниківзнижньоїтамодельшлаковловлювачазверхньоїпівформ;

- форму виправляютьівикінчуютьформувальнимінструментом;

- у нижнюпівформувстановлюютьготовийвисушенийстерженьна стержньовізнаки (Рис.6, ж);

Рис.6ж

- формускладаютьінавантажують(Рис.6, з);

Рис.6, з

- складенуформузаливаютьметалом(Рис.7) іпіслявитримкивибивають готовий відливок.