Введение

Литейное производство черных и цветных металлов относится к группе процессов, называемых технологией металлов.

Под технологией металлов понимают методы формообразования заготовок и деталей машин литьем, обработкой, давлением, сваркой, пайкой, механической обработкой резаньем и др. способами.

Литейное производство часто является продолжением процессов выплавки металлов, первой стадией получения из них готовых изделий и нередко используется в технологической схеме металлургического завода с замкнутым циклом производства.

Раздел 1 общие сведения о литейном производстве

Тема 1 Общие сведения о литейном производстве

Суть литейного производства заключается в получении изделий при заливке расплавленного металла или сплава в определенную форму.

Нет ни одной отрасли в машиностроении, в которой не используются литые детали. В машиностроении они составляют 50% массы машин, в станкостроении 80%, в трактостроении 60%.

Литьем получают как простые, так и сложные детали. Некоторые специальные методы литья позволяют выдать отливку с такой чистой поверхностью и точностью размера, которые исключают механическую обработку.

В настоящее время насчитывается более 100 различных способов литейных форм и формирование отливок. Около 60% всей массы чугунных и стальных отливок получают в песчано-глинистых формах. Другие варианты дают:

- с применением жидких самотвердеющих смесей – 5%;

- в кокелях – 10%;

- центробежное литье – 7%;

- под давлением – около 1% и т.д..

Литейное производство в виде цехов или участков обычно входит в состав

машиностроительных или металлургических предприятий, а иногда функционируют как самостоятельные заводы.

Литейный передел состоит из следующих стадий:

- подготовка литейных материалов (шихта);

- плавка;

- изготовление форм;

- их сборка;

- заливка металлов;

- освобождение (выбивка) отливок из форм;

- очистка и в некоторых случаях термическая обработка изделий.

Тема 2. Литейные материалы и их плавка

Металлы и сплавы, применяемые для получения отливок должны обладать определенными технологическими свойствами:

- жидкотекучесть – это способность материала или металла хорошо заполнять литейную форму;

- малая усадка – это свойство расплава уменьшаться в объеме при затвердевании и охлаждении;

- незначительная ликвация – неоднородность по химическому составу в различных частях отливки.

Состав шихты; для получения отливок шихта зависит от требований к ее свойствам и от способа плавки.

В частности распространяется шихта для чугунных отливок, она содержит:

- литейный чугун (30-40%);

- чугунный лом (23-25%);

- стальной лом (10-15%);

- отходы производства чугунно-литейного цеха (25-30%);

- брикетированная стружка (10-15%);

- ферросплавы (1-2%);

- флюсы.

Флюсами для литья черных металлов служат: известняк, плавиковый шпат и аппатито-нефелиновые руды.

Для обработки лома и скрапа имеется копровые отделения, способные дробить и прессовать эти отходы.

Чугуны

Более 72% массы отливок получают из чугунов, в том числе:

- из серого (около 64%);

- из легированного (4%);

- ковкий (3%);

- высокопрочного (1%).

Чугуны отличаются формой, заключенного в нем графита. Серый чугун с пластинчатым графитом используется для изготовления деталей машин. Он жидкотекуч, имеет малую линейную усадку (1%). Отливки хорошо обрабатываются на металлорежущих станках. Отливки из СЧ в 1,5 раза дешевле стальных и в несколько раз цветных. Легированные чугуны применяются для изделий ответственного назначения. Из ВЧ (высокопрочных чугунов) изготавливают коленчатые валы, детали турбин и др. КЧ используется для отливок с толщиной стенки от 30-40 мм и массой до нескольких кг.

Стали

Литые стальные детали широко применяют во всех областях техники, например: тепловоз, состоит из 40-60% от всей массы стальных деталей. Стальные рабочие колеса гидравлических турбин достигает массы 85 т. Иногда масса отливок доходит до нескольких сотен тонн, но литейное свойство стали значительно хуже, чем СЧ и др. сплавов:

- жидкотекучесть (в 2 раза ниже);

- линейная усадка (в 2 раза выше);

- высокая t⁰ заливки (1550, 1600).

Медные сплавы

Имеют большое распространение (бронза, латунь). Их применяют для

изделий, которые должны иметь хорошую износостойкость, коррозионную стойкость, усадка этих сплавов не превышает 1,5%.

Al сплавы

Обладают высокой удельной прочностью при нормальной температуре, высокими литейными свойствами, коррозионной стойкостью на воздухе, хидкотекучестью, имеют низкую t⁰ плавления и небольшую линейную усадку от 1 до 1,25%. Их используют для тонкостенных (тары) и сложных по форме отливок.

Mg сплавы

Отливок из этих сплавов с Al, Zn и др. отличаются относительно высокой удельной прочностью. Они широко распространены в приборостроении и авиационной промышленности.

Плавка металлов

Для литейных изделий производится в различных печных агрегатах. Больше 90% чугуна получается в вагранках (цилиндрические печи шахтного типа). Производительность от 3-30 т/г, высота от 3-10 м, диаметр внутренний от 700-2500 мм. В качестве топлива – кокс. Используется также подогретое дутье, следовательно, увеличивается производительность и уменьшается расход топлива.

В последние годы развивается плавка в электрических печах (индукционные и дуговые), обеспечивающее получение чугунов высокого качества.

Интенсивно внедряются дуплекс-процессы, в одном из их вариантов которых чугун плавят в вагранках, а его подготовку и рафинирование производят в индукционных печах.

Выплавку стали для литейных целей осуществляют в мартеновских, электродуговых и индукционных печах. Применяется также конвертеры небольшой емкости с боковым дутьем (1-3 т).

Для выплавки сплавов цветных металлов используются пламенные отражательные, электрически дуговые, индукционные печи и тигли. Для защиты

Al и Mg сплавов от окисления и газопоглощения их плавку ведут под слоем

флюсов (NaCl, KCl, плавиковый шпат и др.).