Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Введение в технологию литейного производства. Учебное пособие по курсу лекций
.pdf
Рис. 33. Отливка типа
«Кольцо»
Рис. 34. Кокиль для получения отливки «Кольцо»:
1 – полость будущей отливки; 2 – выпор; 3 – полуформа;
4 – литниковая система
1
2
3
4
20
180
200
2
1
Рис. 31. Отливка типа «параллелепипед»
Изобразим кокиль для получения такой отливки (рис. 32).
Рис. 32. Схема кокиля для получения простой по конфигурации отливки:
1 – отливка; 2 – кокиль (изложница)
Такой кокиль не имеет плоскости разъема и называется вытряхным.
Пример 2. Нужно получить отливку типа «Кольцо» (рис. 33).
Изобразим кокиль для получения такой отливки (рис. 34).
Такой кокиль имеет вертикальную плоскость разъема. Какие
преимущества при литье в металлическую форму – кокиль?
1. Повышенная скорость охлаждения, более мелкая структура и
повышенные механические свойства сплава.
2. Повышенная точность и чистота поверхности отливок.
71
3. Повышенная в 2-4 раза производительность труда и культура
2 мм
производства.
4. Отсутствуют формовочные материалы (или их очень мало).
Есть отрасли, где основную массу отливок получают ЛК (автомобилестроение, бытовая техника).
При ЛК имеются следующие проблемы:
1. Высокая стоимость оснастки.
2. Материал кокиля неподатлив и газонепроницаем (в отливках –
трещины, раковины).
3. Ограниченная стойкость при литье черных сплавов.
Однако эти проблемы успешно решаются, и ЛК вытесняет «бич»
литейщиков – песчаную форму.
4.2.2. ОСОБЕННОСТИ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Способ ЛПД изобрели в начале XIX века. Первая поршневая машина изготовлена в середине XIX века. В СССР освоение ЛПД интенсивно начали в 30-40 гг. XX века.
В чем заключается идея (суть) ЛПД? При ЛПД также применяется металлическая форма – ее называют пресс-форма.
В чем отличие ЛПД от ЛК? При ЛПД пресс-форма заполняется
расплавом под действием высокого давления (30 – 800 МПа).
Рассмотрим пример 3.
Нужно получить тонкостенную отливку типа «Крышка», «Стакан» и т.п. (рис. 35).
Рис. 35. Эскиз тонкостенной отливки «Крышка»
На рис. 36 приведена схема пресс-формы и части машины ЛПД
для получения такой отливки.
72
Пресс-форма имеет вертикальную плоскость разъема и состоит
Матрица
Пуансон
Стержень
Стерженьрассекатель
Отливка
Ковш
Поршень
Горизонтальная камера
прессования
Литниковая
система
из следующих частей:
– пуансон (подвижная часть формы);
– матрица (неподвижная часть формы);
– стержень (для оформления полостей в отливке);
– рассекатель (для направления потока расплава).
Рис. 36. Эскиз пресс-формы
для получения тонкостенной отливки «Крышка»
Заливка расплава производится в горизонтальную камеру прессования.
Каковы особенности технологии ЛПД?
1. Высокие скорости литья и затвердевания (например, время за-
ливки τ
≈0,06 с; скорость охлаждения расплава v >100°С/с).
зал
2. Неразрывность взаимосвязи формы и машины.
3. Высокий уровень механизации и автоматизации.
Отсюда следуют такие важные преимущества:
1. Высокая прочность сплава в отливках.
2. Размеры отливок приближаются к размерам детали (КИМ
~99 %, экономия металла до 50 %).
73
3. Получение тонкостенных отливок (0,8 – 1,5 мм).
4. Самый высокий класс чистоты поверхности и точности разме-
ров отливок.
5. Полное исключение формовочных материалов.
6. Высокая культура производства и экология.
Имеются и проблемы:
– высокая стоимость оснастки и оборудования;
– образование газовых раковин в отливках;
– низкая пластичность сплава в отливках.
Специалист при использовании ЛПД должен владеть знаниями и
опытом технолога, механика и конструктора. ЛПД наиболее эффективно в серийном и массовом производстве отливок.
Специальные способы литья в металлические формы (ЛК, ЛПД и
др.) находят широкое применение в литейном производстве России и
Самарской области. Эти способы наиболее широко применяются для
получения отливок из цветных сплавов в условиях мелко-, крупносерийного и массового производствах. Наиболее перспективным способом следует считать ЛПД, который обеспечивает получение отливок
с высоким КИМ.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите основные способы литья в металлические формы.
2. Когда и какие литейные технологии изобрели скифы?
3. Что обозначает слово «кокиль»?
4. Дайте определение кокиля.
5. В чем заключается отличие ЛК от ЛПФ?
6. Изобразите кокиль для получения отливки типа «параллелепипед».
7. Назовите 2 преимущества ЛК.
8. В чем заключается идея (суть) ЛПД?
9. Из каких частей состоит пресс-форма для ЛПД?
10. Какие отливки получают при ЛПД?
11. Каковы особенности технологии ЛПД?
12. Назовите 2-3 преимущества ЛПД.
74
ТЕМА 4.3. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ССЛ
В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ
Повторим контрольные вопросы по теме 4.2.
Существует ряд технологий ССЛ в разовые формы – ЛВМ, ЛОФ,
ЛГМ. При использовании этих способов, так же как и при литье в
ПГФ, форма для получения отливок является разовой, т.е. непостоянной. Однако в сравнении с литьем в ПГФ имеются существенные
технологические различия.
Рассмотрим некоторые способы, которые применяются в России
и Самарской области.
4.3.1. ОСОБЕННОСТИ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Ранее мы упоминали, что древний человек применял прообраз
этого способа много тысяч лет назад – литье по восковой модели (модели получали из пчелиного воска). Технология непрерывно развивалась, прошла испытания временем и применялась в основном для художественного литья.
В настоящее время ЛВМ является прогрессивным способом получения точных и сложных отливок из любых литейных сплавов.
Особенностью ЛВМ является сложность и длительность многих
операций.
Рассмотрим укрупненную схему получения отливок данным способом (рис. 37).
Каковы особенности технологии ЛВМ?
1. Используется тонкостенная керамическая форма (оболочка).
2. Модели не имеют разъема, разовые, «уничтожаемые».
3. Для изготовления керамических оболочек применяют жидкие
формовочные смеси (суспензии).
75
1
Изготовление моделей отливки и элементов
литниково-питающей системы
↓ 2
Сборка моделей в модельные блоки
↓ 3
Изготовление керамической оболочки
↓
4
Выплавка (удаление) модельного состава
из керамической оболочки
↓
5
Формовка и прокалка керамической оболочки
↓
6
Заливка, выдержка, удаление отливки
из керамической оболочки
Рис. 38. Эскиз литейной
формы для ЛВМ (до заливки):
1 – опока; 2 – керамическая разовая
оболочка; 3 – литниковая система
(стояк); 4 – полость будущей отлив-
ки; 5 – наполнительная смесь
1
2 3 4
5
Рис. 37. Укрупненная схема технологии ЛВМ
4. Керамическая форма (оболочка) – тонкостенная (2 – 10 мм) и
не имеет разъема.
5. Керамические оболочки – огне-
упорные и применяются для литья всех
литейных сплавов (чаще для сталей и
специальных сплавов).
На рис. 38 представлена схема ли-
тейной формы для ЛВМ.
Отсюда следуют такие важные
преимущества:
1. Получение точных и качественных отливок массой от нескольких
граммов до сотен килограммов из цветных обычных сплавов (на основе Al,
Cu), высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов (на основе Ni, Co,
Ti).
76
2. Получение отливок практически любой конфигурации.
3. Получение отливок с высоким КИМ (98-99 %).
Имеются и проблемы:
– самый многооперационный процесс (а значит – дорогой);
– применение многих дефицитных материалов (огнеупорные и
связующие, модельные и вспомогательные);
– металлоемкая литниково-питающая система (а значит невысо-
кий технологический выход годного литья ~ 30-60 %).
Когда (в каких условиях) наиболее экономично применять ЛВМ?
1. Изготовление мелких, сложных и ответственных отливок.
2. Получение отливок, к которым предъявляются высокие требо-
вания к точности размеров.
3. Получение отливок из тугоплавких и труднообрабатываемых
сплавов.
Например:
1 – жаропрочные отливки типа «Лопатки» для разных типов дви-
гателей, турбин.
2 – прочные и точные отливки для различных видов стрелкового
(и другого) вооружения.
4.3.2. ОСОБЕННОСТИ ЛИТЬЯ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Как получить художественные отливки типа «Роза», «Рак»?
Металлические лепестки у «Розы» очень тонкие – десятые доли
миллиметра.
Такие отливки ранее получали литьем по выжигаемым моделям.
Моделями служили те предметы, которые нужно было получить литыми, т.е. металлическими.
Таким образом, прообраз ЛГМ – древний способ литья по выжи-
гаемым моделям.
Когда этот способ нашел промышленное применение?
– первый патент в ФРГ, 1958 г.;
– в СССР способ разработан в 1960 г.
77
Следовательно, ЛГМ – сравнительно новый и прогрессивный
1
2 3 4
5
6
Модель
литниковой
системы
Модель
отливки
способ литья.
В чем идея (суть, особенность) ЛГМ?
1. Применение неизвлекаемой из формы модели перед заливкой
расплава.
2. Модель при заливке расплава уничтожается через процесс га-
зификации материала.
Рассмотрим схему технологии ЛГМ (рис. 39).
а б
Рис. 39. Эскиз модели (а) и литейной формы (б) для ЛГМ:
1 – ковш; 2 – опока; 3 – формовочная смесь (сухой песок); 4 – модель;
5 – газифицированная часть модели; 6 – выход газов
Что является главным в технологии ЛГМ? Материал модели.
В настоящее время основным материалом для изготовления мо-
делей являются различные полистироловые пенопласты (пенополистиролы).
С учетом изложенного выделим основные преимущества по
сравнению с традиционной ПФ.
1. Повышенная точность отливок.
2. Получение более сложных отливок без стержней.
3. Упрощение изготовления формы.
4. Снижение трудоемкости.
Какие возникают проблемы?
1. Ограничение точности и габаритов моделей.
78
2. Много газовыделения (CO, CO2, CH и др.).
Области применения ЛГМ:
1. Получение единичных отливок (ремонтное литье).
2. Серийное и массовое производство отливок из разных сплавов.
3. Получение отливок от килограмма до сотен килограммов.
4. Получение целиком якорных цепей любой длины.
ССЛ в разовые неметаллические формы находят мировое применение для получения самых разнообразных отливок из цветных и
черных сплавов. Наиболее известным способом является ЛВМ и другие специальные способы литья, которые выгодно применять для получения точных отливок из тугоплавких сплавов. В последние десятилетия в мире находит применение способ ЛГМ, который значительно эффективнее классического литья в песчано-глинистые формы. Многообразие видов отливок, получаемых различными способами литья, приведено в приложениях (1-4).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите прообраз ЛВМ.
2. Назовите основные этапы получения отливок способом ЛВМ.
3. Какие особенности технологии ЛВМ?
4. Назовите основные преимущества ЛВМ.
5. Когда (где) наиболее экономично применение ЛВМ?
6. Назовите основные части литейной формы для ЛВМ.
7. Назовите прообраз ЛГМ.
8. Когда разработана технология ЛГМ?
9. В чем заключается суть (идея) ЛГМ?
10. Назовите основные части литейной формы для ЛГМ.
11. Какой материал применяют для изготовления моделей при ЛГМ?
12. Основные преимущества ЛГМ?
79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В учебном пособии приведены основные сведения о СамГТУ, о
многоуровневой системе образования, об основных целях и задачах
данной дисциплины при подготовке специалистов в области литейного производства. Представлена история создания и перспективы развития литейной кафедры СамГТУ и ее научные направления. Изложены основные исторические сведения о металлургии и литье. Показаны возникновение литейных технологий, их роль в истории человечества и основные виды литейной продукции. Рассмотрены основы
технологии получения отливок в разовых песчаных формах и специальными способами литья. Приведены основные сведения о литейных процессах и используемых материалах. Приведены примеры
применения основных литейных технологий на предприятиях Самарской области: литье в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям, по газифицируемым моделям.
Учебное пособие предназначено для подготовки студентов по
направлению «Машиностроение», профиль «Машины и технология
литейного производства». Может быть полезно для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Металлургия», профиль
«Литейное производство черных и цветных металлов».
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]