МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
«КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Металлургия и материаловедение»
ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЬЯ И СВАРКИ
КУРС ЛЕКЦИЙ
для студентов специальности
5В073800 – Технология обработки материалов давлением
Всех форм обучения
СОГЛАСОВАНО:
Декан факультета «М и С»
___________ Смаилов С.А.
«_____»__________2015 г.
СОСТАВИЛ: РАССМОТРЕНО
____________ доцент Лехтмец В.Л. на заседании кафедры «МиМ»
протокол №_________
«_____» ______________ 2015 г
зав. кафедрой «МиМ»
__________Толеуова А.Г.
Раздел «Технология литейного производства»
ВВЕДЕНИЕ
Литейное
производство – отрасль машиностроения,
технологическими процессами которой
получают литые заготовки (отливки)
для деталей машин: станины прокатных
станов, станины металлорежущих
станков, корпуса гидротурбин и другие
отливки массой в десятки от сотен тонн
до мелких деталей массой в несколько
граммов для радиоэлектронной
промышленности, часовой промышленности
и других отраслей.
Характерной особенностью литейного производства является универсальность – возможность получения самых разнообразных по массе, конфигурации, механическим и эксплуатационным свойствам фасонных заготовок (отливок) из чугуна, стали и сплавов цветных металлов.
Сущность литейного производства заключается в приготовлении расплавленного металла необходимого качества и заливке его в специальную литейную форму. При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. В процессе кристаллизации формируются механические и эксплуатационные свойства литых заготовок, определяемые макро- и микроструктурами сплава, его плотностью, наличием и расположением в нем неметаллических включений, развитием в отливке внутренних напряжений, вызываемых неоднородным охлаждением ее частей. Общая схема изготовления отливок представлена на рис. 1.1.
Рис. 1.1 – Общая технологическая схема изготовления отливок.
Для изготовления отливок применяют множество способов литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и пр.
Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.
Литейное производство очень древнее ремесло. Первые отливки обнаруженные археологами были изготовлены более 5 тыс. лет назад.
Началось литье с использования глиняных форм, так как уже было известно гончарное дело, а затем стали использовать каменные формы.
3,5 тыс. лет тому назад возникло искусство формообразования отливок по выполняемым моделям.
Когда в V-III вв. до н.э. у скифов возникла потребность в изготовлении множество бронзовых наконечников стрел – они стали использовать металлические формы – кокиль.
Восьмым чудом света, по мнению Герадота является огромный бронзовый котел, отлитый скифскими литейщиками. Диаметр котла 2,5 м, толщина стенки – 6 пальцев, высота ~ 30 м. Масса котла превышала 10т. Его прозвали Царь- котел.
Высокого мастерства достигли литейщики России.
На Урале отлита часть молота – шабот весом 600т. Для этой отливки использовали металл 14 печей (1873г.). Двадцать шестого января она была залита и лишь в мае она полностью остыла. «Медный всадник» (Фальконе). Царь-колокол (205т), царь – пушка (40т) – для нее предназначались ядра массой ~ 2т, при заряде пороха 0,5т. На Урале была отлита чугунная пушка массой 45 т из нее было произведено 314 выстрелов.
На востоке был отлит царь лев – длиной 5,5м, высотой 6,1 м и массой ~ 100т – отливке этой 1000 лет.
Пример искусства русских литейщиков – касслинское литье. Каслинский павильон в Свердловской картинной галерее – В 1900г он демонстрировался на Мировой выставке в Париже и ему была присуждена высшая награда. – Гран - при.
Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико. Нет такой отрасли машиностроение, приборостроение, строительства, где бы не применялись отливки. В современных машинах отливки составляют до 60% от их общего веса. Распространение литых деталей в машиностроение объясняется их сравнительной дешевизной, а также тем, что литейное производство имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами производства заготовок для деталей машин.
По сравнению с ковкой и штамповкой литейное производство имеет следующие преимущества:
1. Можно получить заготовки любой сложной формы, максимально приближенные к форме готового изделия.
2. Припуски на механическую обработку в литейных изделиях могут быть минимальными, а отливки, изготовляемые некоторыми прогрессивными способами литья, не требуют механической обработке, которая является самым дорогим циклом технологического процесса изготовление изделий.
3. Литейное производство не требует дорогостоящего оборудования, как ковочно-штамповочное.
4. Отливки можно изготовить из любого, кроме самых тугоплавких металлов, в то время как обработке и давлением могут подвергаться лишь пластичные металлы. Для чугуна и некоторых других сплавов литейное производство является единственно возможным способом получение заготовок.
Следует отметить, что, наряду с указанными преимуществами, литейное производство имеет и отрицательные стороны:
1. В отливках более вероятно появление внутренних дефектов, чем в заготовках, полученных обработкой давлением.
2. Отливки имеют более крупнозернистое строение, и значит остаточные внутренние напряжения, скрытие раковины и неметаллические включения. С точки зрения прочности и эксплутационной надежности, отливки в большинстве случаев уступают кованым и штампованным.
Однако указанные отрицательные свойства отливок могут быть в значительной мере устранены при правильном конструировании литых деталей. Современные технологии литья позволяют получить отливки, не уступающие по своей прочности и надежности, кованным и штампованным заготовкам.