1.Классификация способов изготовления отливок.

Литье-метод производства, при котором изготавливают фасонные заготовки деталей путем заливки расплавленного металла в заранее приготовленную литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки детали. После затвердевания и охлаждения металла в форме получают отливку-заготовку детали.

Основными способами изготовления металлических заготовок и деталей являются литье, обработка давлением и обработка резанием. Изделия, сложной формы могут быть получены также сваркой, пайкой или клепкой деталей, полученных предварительно литьем или обработкой давлением. Все большее количество заготовок и деталей машин производят с использованием методов порошковой металлургии.

Задача литейного производства – изготовление изделий любой массы, разнообразных по форме и размерам (в том числе с внутренними полостями) из металлов и сплавов, обладающих жидкотекучестью.

При литье металлический расплав заливают в заранее приготовленные литейные формы, которые бывают разовыми или постоянными.

Большая часть отливок изготовляется литьем в песчаные формы. В некоторых случаях применяют специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в постоянные металлические формы – кокили, под давлением, центробежное, электрошлаковое и др.

Литниковая система- совокупность каналов , по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы.

2.Физические основы производства отливок.

Физическая сущность процесса литья определяется тремя важнейшими понятиями: «жидкотекучесть», «кристаллизация», «усадка».

Жидкотекучесть- способность материала заполнять форму в жидком состоянии. Жидкотекучесть зависит от вязкости и удельной теплоты плавления материала, а также от теплопроводимости и начальной температуры пресс-формы.Испытание материала на жидкотекучесть проводят по спиральной пробе

Кристаллизация- образование и рост кристаллов в затвердевающем металле. Процесс происходит в направлении, перпендикулярном поверхности теплоотдачи. Вследствие этого образовавшиеся зерна – монокристаллы в наружных областях мельче (рис. 3).

Усадка- Свойство литейных сплавов уменьшать объём при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают объёмную и линейную усадку, выражаемую в относительных единицах.

Линейная усадка - уменьшение линейных размеров отливки при её охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленного металла, до температуры окружающей среды.

Объемная усадка- уменьшение объёма сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки.

Ликвация возникает в рез-те того, что сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются не при одной темп-ре, а в интервале темп-р. При этом состав кристаллов, образ, в начале затвердевания, может существ, отличаться от состава последних порций кристаллиз. маточного р-ра. Чем шире темп-рный интервал кристаллизации сплава, тем большее развитие получает л., причем наиб, склонность к ней проявляют те компонеты сплава, к-рые наиб, сильно влияют на ширину интервала кристаллизации

7. Изготовление отливок центробежным литьем.

Центробежное литье – это способ формирования отливок под действием центробежных сил при свободной заливке металла во вращающиеся формы. Центробежным способом получают отливки из чугуна, стали, сплавов на основе меди, алюминия, цинка, магния, титана и др.

При этом способе отливка охлаждается в поле центробежных сил.

Формирование отливки осуществляется под действием центробежных сил, что обеспечивает высокую плотность и механические свойства отливок.

Центробежное литье осуществляют на центробежных машинах с горизонтальной и вертикальной осями вращения в металлических, песчаных, оболочковых формах и формах для литья по выплавляемым моделям.

Центробежным литьем изготавливают отливки из чугуна, стали, сплавов титана, алюминия, магния и цинка (трубы, втулки, кольца, подшипники качения, бандажи железнодорожных и трамвайных вагонов).

Способ центробежного литья имеет след особенности. Металл заливается и кристаллизуется в форме под действием центробежных сил. Центробежные силы создают благоприятные условия для затвердевания отливки. Отливки получаются плотными. Недостатком является ликвация.

3. Изготовление отливок в песчаные формы.

Литье в песчаные формы является самым распространенным способом изготовления отливок. Изготавливают отливки из чугуна, стали, цветных металлов от нескольких грамм до сотен тонн.

Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта. Литейная форма для получения отливок представлена на рис.

Лит. форма обычно состоит из 1 и нижней 2 полуформ, которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для удержания формовочной смеси. Полуформы ориентируют с помощью штырей 10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11. Для образования полостей отверстий в формы устанавливают литейные стержни 3.

Литниковая система – совокупность каналов и элементов литейной формы, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы и заполняет ее и с помощью которых обеспечивается питание отливки при затвердевании.

Основными элементами литн. системы являются: литниковая чаша 5, которая служит для приема расплавленного металла и подачи его в форму; стояк 6 – вертикальный или наклонный канал для подачи металла из литниковой чаши в рабочую полость или к другим элементам; шлакоуловитель 12, с помощью которого удерживается шлак и другие неметаллические примеси; питатель 13 – один или несколько, через которые расплавленный металл подводится в полость литейной формы. Для вывода газов, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при ее затвердевании служит выпор 4. Для вывода газов предназначены и вентиляционные каналы 9.

.Основные технологические операции.

1)Изготовление полуформ по модельным плитам.

2)Изготовление стержней.

3)Сборка формы с простановкой стержней и подготовка ее к заливке.

4)Заливка форм расплавленным металлом.

5)Затвердевание и охлаждение отливок.

6)выбивка отливок из форм и стержней из отливок.

7)отделение литниковой системы от отливок, их очистка и зачистка.

8)контроль качества отливок.

5. Изготовление отливок литьем в кокиль.

Сущность способа заключается в изготовлении отливок из жидкого расплава свободной его заливкой в многократно используемые металлические формы-кокили, обеспечивающие высокую скорость затвердевания жидкого расплава и позволяющие получать в одной форме от нескольких десятков до нескольких тысяч отливок. Кокили изготавливают из чугуна, стали и алюминиевых сплавов.

Метал формы бывают разъемные и неразъемные.

Технология литья: 1)нанесение облицовки на рабочую часть кокиля; 2)нагрев кокиля 3)установка стержня в кокиль; 4)сборка кокиля; 5)заливка металла 6)разборка кокиля и удаление отливки; 7)очистка отливки 8)контроль отливки

Особенности: Скорость охлаждения отливки в кокиле в несколько раз выше, чем при литье в разовые формы. Поэтому отливки получаются более плотными. Точность размеров и чистота поверхности отливок выше, чем при литье в песчаные формы. Литье в кокиль является производительным процессом. Экономически подходит только в массовом производстве.

6. Литьё металлов под давлением используется в массовом производстве для изготовления отливок с минимальной толщиной стенок, малой шероховатостью поверхности. Сущность технологического процесса заключается в заполнении расплавленным металлом металлической формы под давлением сжатого воздуха или поршня, когда жидкий металл запрессовывается в форму и после затвердевания воспроизводит ее точную конфигурацию, обеспечивая при этом высокую плотность отливки. Струя металла подается в полость пресс-формы с большой скоростью, что обеспечивает точность, высокое качество поверхности, выс механические свойства.

Машины для литья по давл. делятся на поршневые и компрессорные.

Основные технологические операции.

1)Очистка пресс-формы. 2)Нагрев пресс-формы до 120…220°С и покрытие поверхности смазкой. 3)Сборка пресс-формы. 4)Залив расплавленного металла в камеру прессования и запрессовка расплава под давлением в полость пресс-формы. 5)Охлаждение и затвердевание отливки под внешним давлением. 6)После затвердевание отливки внешнее давление снимается и извлекается отливка.

Преимущества: высокая точность размеров отливки, получение тонкостенных отливок. Недостатки: высокая стоимость пресс-формы, ограниченность использования сплавов

8. Изготовление отливок из чугунов

Серый чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления различных отливок. Но отливки также изготавливают из белого, высокопрочного, ковкого чугунов. В сером чугуне углерод содержится в виде графита, который имеет пластинчатую форму. Серый чугун маркируют СЧ10—СЧ25 и т. д. Буквы обозначают принадлежность данного сплава к серым чугунам, цифры показывают временное сопротивление разрыву.

На структуру и свойства серого чугуна существенное влияние оказывают его химический состав и скорость охлаждения отливок в форме. Увеличение скорости охлаждения достигается путем уменьшения толщины отливки и увеличения теплопроводности литейной формы.

Чугунные отливки, полученные в кокилях, меньше поражены газовыми раковинами, чем отливки, полученные в песчаных формах, так как вследствие высокой скорости охлаждения металла в кокилях газы не успевают выделяться из расплава. Однако неправильная конструкция вентиляционной и литниковой систем, нарушения при окраске кокилей и подготовке расплава повышают вероятность образования газовых дефектов в отливке.

Чугун в большей степени, чем другие сплавы, способен изменять структуру в зависимости от скорости охлаждения и затвердевания отливки. Поэтому, управляя скоростью охлаждения чугуна, можно получать отливки с любой структурой. Большое влияние на структуру чугуна оказывает также его химический состав. В свою очередь, от структуры чугуна зависят механические свойства, износостойкость, герметичность, обрабатываемость отливки. Повышение скорости охлаждения отливки при литье в кокиль приводит к уменьшению количества и размеров графитных включений, к увеличению содержания перлита и уменьшению его зерна, что повышает механические и другие служебные свойства отливок.