книги из ГПНТБ / Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие

стержней, как при обычной формовке. Собранную фор­ му заливают металлом через литниковую систему, кото­ рая изготовляется вместе с оболочковой формой. 'После охлаждения отливки оболочка легко разрушается.

Литье в оболочковые формы позволяет получить от­ ливки высокого качества, точности и чистоты поверхно­

сти. Описанный метод литья дает возможность механи­ зировать и автоматизировать процесс получения отлив­ ки, значительно снизить расход формовочной смеси и повысить производительность труда рабочих.

§ 60. Литье в постоянные формы

Литье в металлические формы. При этом методе литья расплавленный металл заливают в металлические фор­ мы (кокили), имеющие очертания изготовляемой отлив­ ки. После застывания металла форму открывают и из нее извлекают отливку. Затем форму охлаждают, сма­ зывают и процесс повторяют.

Высокая скорость охлаждения отливки обеспечивает образование в ней мелкозернистой структуры, что повы­ шает механические свойства детали.

литье в земляную форму. Металлические формы собира­ ют из нескольких частей. На рис. 57,а изображена фор­ ма для отливки алюминиевых поршней тракторного дви­ гателя.

Она состоит из двух частей 1 и 2 с вертикальной пло­ скостью разъема. Стержень, образующий полость порш­ ня, состоит из трех частей 3 и 4. Литниковую систему устанавливают на разъеме формы. Стержни 5, образую-

4 3 4

/ — с в е р т и к а л ь н о й о с ь ю в р а ­ щения; И — с г о р и з о н т а л ь н о й

о с ь ю в р а щ е н и я

щие отверстия в бабышках отливаемого поршня, встав­ ляют в форму в соответствующих гнездах для знаков.

Для чугунного и стального литья металлические фор­ мы изготовляют из серого чугуна, для цветного литья — из стали и алюминиевых сплавов. Стержни используют песчаные или металлические (сборные).

Существенными недостатками литья в металлические формы являются трудность отливать детали со сложны-

162 *

ми внутренними и внешними очертаниями и получать в отлтгвке тонкие стенки вследствие быстрой кристаллиза­ ции металла в форме.

Центробежное литье. Данный метод используют, ес­ ли отливаемая деталь имеет форму тел вращения. Рас­ плавленный металл, залитый во вращающуюся форму, под действием центробежных усилий прижимается к стенкам формы и затвердевает. Отливки при этом полу­ чаются плотными, без шлаковых включений и газовых раковин, -с мелкозернистой структурой и высокими ме­ ханическими свойствами. При этом литниковая система отсутствует (рис. 57,6).

Центробежным способом отливают трубы, втулки для поршневых колец и другие детали. В практике ремонт' ■ного дела данный метод используют для заливки баб­ битом шатунных и коренных вкладышей двигателей.

Литье под давлением. Этот метод имеет широкое при­ менение для изготовления фасонных отливок из цветных

Непрерывное литье. Для получения литого чугунного листа жидкий чугун заливают в щелевидное пространст­ во между двумя охлаждающими прокатными валками.

на отдельные листы и подвергают термической обработ­ ке для устранения хрупкости.

§ 61. Технический контроль в литейном производстве. Дефекты отливок и их исправление

Основной задачей технического контроля является предупреждение ■выпуска негодной продукции и умень­ шение количества неизбежного технологического брака. Предусматривается проверка качества исходных мате­ риалов, проверка технологических процессов изготовле­ ния литья и проверка качества готовых отливок.

Методами контроля литейного производства явля­ ются: 1) внешний осмотр отливки; 2) проверка разме­ ров отливки; 3) определение химического состава, меха-

ских, ультразвуковых и других не разрушающих отлив­ ку методов контроля.

•К основным дефектам отливок относятся; коробление, раковины (газовые, усадочные, земляные, шлаковые), трещины, .пригар, недолив, спай, ликвация и др.

Причинами дефектов могут быть нерациональность конструкции отливки, неправильный подвод металла в форму, неправильный .режим охлаждения, недостаточная газопроницаемость и противоиригарность формовочной и стержневой смесей, большое содержание газов в метал­ ле, низкая жидкотекучесть металла.

В зависимости от дефектов и ответственности детали трещины, раковины, недоливы, спаи заделывают специ­ альной замазкой, пропитывают мастикой, заваривают газовой или электроду.говой сваркой и т. in. При необ­ ходимости изменить твердость металла отливку подвер­ гают термической обработке.

§ 62. Технологические основы конструирования литых деталей

При конструировании литой детали необходимо учиты­ вать трудоемкость изготовления формы. Внешние очер­ тания отливки должны иметь прямолинейные контуры с плавными криволинейными переходами (галтели). Не­ обходимо стремиться к максимальному уменьшению высоты детали, к устранению выступающих частей, больших тонкостенных ребер, глубоких впадин. Конст­ рукция отливки должна обеспечивать минимальное ко­ личество стержней.

Для проверки технологичности конструкции пользу­ ются .правилом световых лучей. Конструкции, в которых при сквозном просвечивании отсутствуют теневые участ­ ки, формуются без применения отъемных частей и стержней, а поэтому являются более технологичными.

При конструировании литых деталей необходимо ру­ ководствоваться следующими соображениями.

1)максимально упрощать внешние контуры и фор­ му внутренних полостей литых деталей;

2)по возможности расчленять сложные конструкции деталей на более простые элементы с последующей их оборкой болтовыми или другими соединениями;

164

3) выбирать конструкцию, профиль и форму сечения детали, обеспечивающую максимальную ее прочность;

4)учитывать условия эксплуатации деталей машин;

5)унифицировать однотипные детали .машин;

6) выбирать сплав с учетом механических, эксплуата­ ционных и литейных свойств, устанавливать минималь­ ные толщины стенок детали, принимая во внимание жидкотекучесть сплава.

■При литье .в песчаные формы рекомендуются следу­ ющие минимальные толщины стенок: 3 мм из серого чугуна, 2,5 мм из ковкого чугуна, 5 мм из стальных отли­

свойства и большая плотность металла ' получаются на вертикальных или нижних горизонтальных (по положе­ нию при заливке форм) стенках отливок;

8) придавать вертикальным (по положению при фор­ мовке) стенкам конструктивные уклоны (1/200 высоты отливки);

9) избегать получения в литье отверстий малого ди­ аметра и каналов большой протяженности;

10)обеспечить одновременное затвердевание метал­ ла при охлаждении;

11)предусмотреть возможность механической обра­

ботки (установку, сквозное движение инструмента) в литых конструкциях.

условиям, назначить способ литья, затем в соответствии с условиями эксплуатации детали решают вопрос о ее форме и габаритных размерах. Далее составляют перво­ начальный эскиз, максимально приближенный по кон­ фигурации к окончательной форме детали, предусмотрев минимальные затраты на изготовление отливки и пос­ ледующую механическую обработку. Следующим этапом является выбор положения отливки при заливке. Изго­ товление формы тесно связано с установлением плоско­ стей разъема, величиной конструктивных или формовоч­ ных уклонов и количеством стержней.

Конфигурация отливки должна способствовать улуч­ шению конструкции модели и стержневых' ящиков,

165

Раздел пятый

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Обработка металлов давлением — это процесс измене­ ния формы и размеров заготовок под воздействием внешних сил, вызывающих пластическую деформацию.

При обработке давлением объем обрабатываемого металла .практически не изменяется.

В сельскохозяйственном машиностроении и автотрак­ торостроении обработка металлов давлением применя­ ется для изготовления таких ответственных деталей, как коленчатый вал, кулачковый вал, шатуны двигателей, валы и шестерни коробки перемены передач и задних мостов, оси и катки ходовой части тракторов, лемехи, от валы, лапы культиваторов, диски сеялок и др.

Широкое .применение обработка металлов давлением нашла в практике ремонтного дела. В .мастерских кол­ хозов и совхозов выполняется очень много работ, свя­ занных с применением свободной ковки.

Основными видами обработки металлов давлением являются: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, объемная и листовая штамповка (горячая и хо­ лодная).

Г л а в а XV

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

§ 64. Влияние некоторых факторов на обработку металлов давлением

Обработке давлением поддаются только такие металлы, которые способны к (пластической деформации.

Различают холодную и горячую обработку метал­ лов давлением.

Холодная обработка осуществляется при температуре ниже Грен и связана с появлением упрочненного состоя­ ния — наклепа.

Горячая обработка выполняется при температуре вы­ ше Грек и сопровождается процессом непрерывного сня-

167

t ий наклепа за счет протекания рекристаллизации. При горячей обработке металл уплотняется, завариваются внутренние пустоты, зерна измельчаются и вытягивают­ ся в направлении максимального течения металла.

Прочность и ударная вязкость волокнистого металла вдоль волокон выше, чем поперек. Это свойство дефор­ мированного металла используется при изготовлении де­ талей. Заготовки обрабатывают так, чтобы направление волокон совпадало с направлением максимальных рас­ тягивающих напряжений, возникающих в детали при ра­ боте, а сами волокна огибали контур детали.

Пластичность металла характеризует его ковкость и определяется относительным удлинением, поперечным сужением (при растяжении), степенью осадки без раз­ рушения (при сжатии), ударной вязкостью. На пластич­ ность металла влияют температура, размер зерна, хи­ мический-состав, скорость деформации и другие факто­ ры. С повышением температуры до определенной степе­ ни пластичность металла как правило увеличивается, а его сопротивление деформация снижается. Крупнозер­ нистый металл имеет при высокой температуре меньшую пластичность, чем мелкозернистый.

Чистые металлы и некоторые сплавы железа, алюми­ ния, меди имеют высокую пластичность и легко подда­ ются обработке давлением не только в горячем, но и в холодном состоянии.

Пластичность стали снижается с увеличением в ней углерода, марганца, кремния, серы, фосфора и всех ле­ гирующих элементов, кроме никеля и молибдена.'

Увеличение скорости деформации приводит к сниже­ нию пластичности металла и увеличению сопротивления деформации. Однако при увеличении скорости деформа­ ции до близкой к скорости взрыва пластичность резко возрастает.

§ 65. Нагрев металла

Для снижения сопротивления деформации и повышения пластичности металла его нагревают.

Температурный интервал обработки металлов давле­ нием. Основой для определения температурного режима обработки давлением служат диаграммы состояния сплавов.

На рис. 58 схематично показана область реко-

168

мендуемого интервала нагрева углеродистой стали для обработки ее давлением.

Увеличение температуры нагрева .выше указанной об­ ласти может вызвать перегрев или даже пережог стали.

странства печи и некото­ рых других факторов.

Чем меньше теплопроводность металла, сложнее форма заготовки и больше ее размеры, тем больше дол­ жно быть время нагрева.

Большое значение для скорости нагрева заготовок имеет температура рабочего пространства печи: чем она выше, тем меньше продолжительность нагрева.

Быстрый нагрев может привести к растрескиванию металла, особенно при переходе процесса через крити­ ческие точки. Поэтому нагревать металлов период фазо­ вого превращения надо медленно, особенно заготовки из

169

омывающим их пламенем.

Электрические печи сопротивления применяются для нагрева цветных металлов, имеющих невысокую темпе­

тактные и индукционные. При контактном электроиагреве заготовка зажимается между медными контактами и через нее пропускают ток большой силы. Нагрев проис­ ходит за счет выделения тепла в результате омического сопротивления заготовки.

Индукционный нагрев осуществляют на установках ТВЧ. Заготовка помещается в индуктор, по которому пропускают ток высокой частоты. Индуктируемый в за­ готовке ток нагревает ее до требуемой температуры.

Электронагрев обеспечивает высокую скорость на­ грева, удобство регулирования температуры, почти пол­ ное отсутствие угара металла, возможность автоматиза­ ции подачи и выдачи заготовок.

§ 66. Основные законы пластической деформации

Закон наименьшего сопротивления. При пластической деформации металл всегда перемещается в том на­ правлении, в котором встречает наименьшее сопротив­ ление.

Установлено, что по мере осадки прямоугольной или квадратной заготовки она постепенно превращается в круглую. Это объясняется тем, что в местах соприкосно­ вения заготовки с бойком и наковальней возникает тре­ ние, задерживающее перемещение частиц металла кон­ тактного слоя.

Закон постоянства объема. При пластической дефор­ мации объем металла практически не изменяется, а толь­ ко изменяет свою форму. На этом основании рассчитыва­ ют размеры исходных заготовок.

Закон сдвигающих напряжений. Пластическая дефор­ мация (необратимое изменение формы металла) может

•наступить лишь при условии превышения сдвигающих напряжений, возникающих в деформируемом теле, лре-

170