Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Введение в технологию литейного производства. Учебное пособие по курсу лекций
.pdf
– способ изготовления формы;
– характер производства.
Экономически выгодно получать отливки в сырых формах. Сухие
формы применяют для получения крупных и сложных отливок.
Пример: Состав (%) ФС для сырой формы при заливке чугуна:
свежие песок и глина 5 – 15;
отработанная смесь 95 – 85;
каменный уголь 0,5 – 1,5;
вода 4 – 6.
Стержневые смеси (СС)
К ним предъявляются более высокие требования.
Почему?
Песчаные стержни оформляют чаще всего внутренние полости
отливок (т.е. окружены расплавом). Поэтому они больше подвергаются воздействию расплава и усадочным процессам.
СС должны обеспечивать:
– огнеупорность;
– прочность;
– газопроницаемость;
– податливость;
– выбиваемость.
Для приготовления СС используют более чистые пески, больше
связующих и меньше отработанных смесей.
Приготовление ФС и СС – достаточно сложные и трудоемкие
операции. Требуется самое различное оборудование.
Модельная оснастка
Для получения нужной полости в ПФ требуются специальные
инструменты и приспособления (модельная оснастка).
Основной частью модельной оснастки являются модели отливок
(см. рис. 7).
61
Что это такое – модель отливки? Это часть модельной оснастки
d
вн Dнар
Rz
Rz
H
отл
Rz
для образования в ПФ отпечатка, соответствующего конфигурации и
размерам отливки.
Задача. Получить отливку типа втулки (кольцо) (рис. 28):
– внутренний диаметр dвн.;
– наружный диаметр D
нар;
– внешняя поверхность кольца – литая;
– внутренняя поверхность и торцы кольца подвергаются механи-
ческой обработке;
– сплав – серый чугун СЧ20;
– внутренняя полость оформляется песчаным стержнем.
Рис. 28. Эскиз литой детали
Выбор способа формовки и типа модели определяется высотой
отливки и плоскостью разъема ПФ.
Задание на самостоятельную работу № 6
Изобразить схему модели для получения отливки «Кольцо».
Н
= 50 мм; D
отл
= 300 мм; dвн = 250 мм.
нар
Основные требования к конструкции модели:
1. Модель должна хорошо извлекаться из ПФ.
Для этого необходимы формовочные уклоны β (рис. 29). Величи-
на уклона зависит от материала и высоты модели, способа формовки.
62
β = 0°30'÷3°
Рис. 29. Схема выбора формовочного уклона β
2. Модель должна быть прочной.
Материалы для изготовления моделей: дерево (сосна, липа, бук);
пластмассы; металлические сплавы.
3. Модели должны учитывать величину линейной усадки (см.
уравнение (3)).
Величина линейной усадки для разных сплавов αl = 1-2 %.
Для серого чугуна αl = 1,05 %. Значит, размеры модели необхо-
димо увеличить на 1,05 %.
4. Модели увеличивают на величину припуска на механическую
обработку.
Припуск – толщина слоя сплава, которую удаляют с отливки при
мехобработке.
Величина припуска Δпр может составлять 1 – 10 мм.
В нашем случае Δпр = 2 мм.
Итоговые размеры модели:
D
= D
мод
d
= dвн + Δпр .
мод
+ β+ αl,
нар
Для оформления отверстия в отливке применяем песчаный стержень. Для его установки в ПФ необходимо оформить стержневые
знаки.
С учетом этого модель приобретает следующую конфигурацию
(рис. 30).
63
модель для стержневых
знаков
модель отливки
Рис. 30. Эскиз модели отливки «Кольцо» со стержневыми знаками
Кроме моделей отливки к оснастке относят:
– модели элементов литниково-питающей системы;
– модельные плиты;
– стержневые ящики;
– опоки;
– приспособления для сборки ПФ и контроля.
Литье в песчаную форму (ПФ) является одним из древних способов. Однако и в настоящее время оно находит широкое применение
благодаря своим особенностям (доступность материалов, дешевизна).
При изготовлении ПФ протекают многие процессы, связанные с уплотнением и упрочнением ФС. Для изготовления ПФ необходимы
формовочные материалы и модельная оснастка.
1. Что такое песчаная форма (ПФ)?
2. Назовите основные технологические операции при изготовлении ПФ.
3. Назовите основные преимущества ПФ.
4. Как достигается уплотнение формовочной смеси (ФС)?
5. Как достигается упрочнение ФС?
6. Изобразите схему ФС с добавкой связующего материала.
7. Почему при заливке расплава в ПФ происходит обильное газовыделение?
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
64
8. Что необходимо для изготовления ПФ?
9. Приведите пример состава ФС при литье чугуна.
10. Почему к стержневым смесям предъявляются повышенные требования?
11. Что такое пески? Назовите основной минерал.
12. Что такое глины? Укажите название 1-2 видов формовочных глин.
13. Что такое модель отливки?
14. Чем отличается модель от отливки?
15. Назовите 2-3 требования к конструкции моделей.
16. Изобразите модель отливки «Кольцо».
65
ТЕМА 4.1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБАХ ЛИТЬЯ
Повторим контрольные вопросы по теме 3.3.
4.1.1. РОЛЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБОВ ЛИТЬЯ
В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Сформулируем один непростой вопрос.
В чем заключается основная задача специалистов в области
литейного производства?
Ответ такой: получение литых заготовок (отливок), максимально
приближенных к чертежу деталей и имеющих высокое качество, с
минимальными затратами.
Это глобальная задача, которая стояла и стоит перед литейщиками сотни-тысячи лет!
Это говорит о том, что выполнить эту задачу крайне непросто.
Поставим еще несколько вопросов.
1. Можно ли получить отливку, близкую по размерам к детали,
литьем в песчано-глинистую форму?
2. Можно ли получить отливку с весьма тонкой стенкой (1-2 мм)
литьем в ПФ?
3. Можно ли получить чистую (гладкую) отливку без шерохова-
тости литьем в ПФ?
4. Можно ли получить качественную отливку из тугоплавких
сплавов (Mо, Nb, Ta, Zr) литьем в ПФ?
5. Можно ли обеспечить высокую экологичность окружающей
среды при литье в песчаные формы?
На все эти вопросы один ответ – НЕТ!
Поэтому возникают следующие вопросы:
1. Как получать точные, тонкостенные, чистые отливки из самых
разных сплавов?
2. Как обеспечить экономическую и экологическую эффектив-
ность, конкурентоспособность литейных технологий?
66
Ответ очень простой.
%100КИМ
отл
дет
М
М
Необходимо применять Специальные Способы Литья (ССЛ).
В настоящее время человечеству известны более 100 способов
литья.
Один из этих способов принято считать классическим. Какой
способ литья? – Литье в песчано-глинистую форму.
Чем (как) можно охарактеризовать этот способ?
Какой тип модели? – Вытяжная модель.
Из каких материалов сделана форма? – Из дисперсных огнеупорных материалов.
Как изготовлена форма? – Уплотнением формовочной смеси.
Как осуществляется заливка форм? – Свободная заливка под действием гравитационных сил.
Все другие способы, имеющие какие-либо технологические отличия, относят к ССЛ.
В настоящее время ССЛ очень широко применяются в мировой
промышленности ≥ 20-22 % от общего объема производства отливок.
В то же время есть отрасли промышленности, в которых ССЛ составляет до 80-100 %. В каких отраслях ССЛ являются основными?
В тех, где машины двигаются и летают! В тех, где машины и устройства должны быть легкими и прочными! К таким отраслям относятся: легковое автомобилестроение, авиа- и ракетостроение, военная
техника, атомная техника, различные приборы.
Страна, в которой применяется более 25-30 % ССЛ, является технически развитой. В такой стране изготавливают самые передовые
машины любого назначения.
Что еще отличает отливки, полученные ССЛ, от отливок, получаемых литьем в ПФ?
В металлообработке существует критерий (показатель), который
называют КИМ – коэффициент использования металла.
Как определяют КИМ?
, (7)
67
где М
– масса готовой детали, кг;
дет
М
– масса отливки (заготовки), кг.
отл
Чему равен КИМ при литье в классические ПФ?
– КИМ = 84-86 %.
Чему равен КИМ при литье ССЛ?
– КИМ = 92-99 %.
Куда «уходит» 14 % металла при обработке отливок, полученных
литьем в ПФ?
– В стружку!
Это огромные затраты и потери металла. Поэтому весь мир стремится применять технологии, обеспечивающие высокий КИМ.
Что значит КИМ = 99 %? Это означает, что отливка практически
приближена к детали. Это означает, что литейщики могут получать
литые детали с минимальной механической обработкой!
Поэтому многие специалисты считают:
Тот, кто владеет литьем, владеет МИРОМ!
Наибольшее применение в мире находят следующие ССЛ:
1. Литье в кокиль (ЛК).
2. Литье под давлением (ЛПД).
3. Литье с последующей кристаллизацией под давлением (ЛКД).
4. Центробежное литье (ЦЛ).
5. Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ).
6. Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ).
7. Литье в оболочковые формы (ЛОФ).
8. Непрерывное литье (НЛ).
4.1.2. ПРИМЕНЕНИЕ ССЛ В САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
В 60-80-е годы XX века в нашей области развивались такие важные отрасли, как автомобилестроение, станкостроение, авиа-, приборо-, ракетостроение, изготовление различного вооружения [5].
Для изготовления различных машин и другой техники были необходимы многие металлические детали, получаемые только ССЛ.
Поэтому в Куйбышевской (Самарской) области в те годы широко
применялись следующие ССЛ:
68
1. Литье в кокиль (Прогресс, Моторостроитель – сейчас Кузнецов,
Авиационный – сейчас Авиакор, АВТОВАЗ, Гидроавтоматика и др.)
2. Литье под давлением (КЗАТЭ – сейчас ЗиТ, АВТОВАЗ).
3. Литье с кристаллизацией под давлением (ЗИМ – сейчас его нет).
4. Центробежное литье (9 ГПЗ).
5. Литье по выплавляемым моделям (Прогресс, Экран, Сталели-
тейный – сейчас его нет).
6. Литье в оболочковые формы (Металлист-Самара).
7. Непрерывное литье слитков (Металлург – сейчас Алкоа-СМЗ).
Некоторые способы литья (ЛКД, непрерывное литье в электромагнитный кристаллизатор, литье в оболочковые формы) в настоящее
время не применяются.
Ведутся работы по расширению других ССЛ – литье по газифицируемым моделям (ЛГМ), литье погружением (ЛП), литье вакуумным всасыванием (ЛВВ).
Основной задачей литейщиков является получение качественных
отливок, максимально приближенных к чертежу деталей. Для выполнения этой задачи в мире широко применяется более 100 специальных способов литья. В Самарской области находят применение ЛК,
ЛПД, ЦЛ, ЛВМ, ЛКД, НЛ, ЛГМ, ЛП.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что является основной задачей литейщиков?
2. Назовите число (количество) специальных способов литья в мире.
3. Какова доля ССЛ в общем объеме производства отливок?
4. В каких отраслях промышленности ССЛ являются основными?
5. Что такое КИМ?
6. Чему равен КИМ при литье в песчано-глинистую форму?
7. Что означает КИМ = 99 %?
8. Назовите 3-4 специальных способа литья.
9. Назовите основные отрасли машиностроения, которые развиваются в
Самарской области.
10. Назовите 3-4 предприятия, на которых применяются ССЛ.
69
ТЕМА 4.2. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ССЛ
В МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ФОРМЫ
Повторим контрольные вопросы по теме 4.1.
Существует ряд способов литья в металлические формы – ЛК,
ЛПД, ЛКД, ЦЛ, НЛ и др.
Рассмотрим способы, которые наиболее широко применяются в
России и Самарской области.
4.2.1. ОСОБЕННОСТИ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ
Ранее мы упоминали, что литье в металлические формы впервые
изобрели скифы, жившие на территории северного Причерноморья в
начале новой эры.
Задание на самостоятельную работу № 7
Найти в Интернете (или в других источниках) информацию о вкладе скифов в развитие литейных и металлургических технологий.
Термин «кокиль» является производным:
– от cockle-shell (англ.) – раковина;
– от coquille (фр.) – скорлупа, раковина.
Что такое кокиль? Это металлическая постоянная форма для многократного получения отливок, заполняется расплавом под действием
гравитационных сил.
В чем принципиальное отличие ЛК от ЛПФ? Форма металлическая, т.е. постоянная.
Чем отличается кокиль от песчаной формы?
– не нужна модель;
– нет формовочной смеси;
– нет такой трудной операции, как выбивка.
Рассмотрим следующие примеры.
Пример 1. Нужно получить отливку самой простой конфигурации – параллелепипед (рис. 31).
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]