1. Федеральное агентство по образованию Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

1. «Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

В.Н. Беляев, А.М. Фирсов

Лабораторный практикум

Учебное пособие к выполнению лабораторных работ по курсу «Технологические процессы в машиностроении», «Технология конструкционных материалов», «Технология и организация производства продукции и услуг» для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения», 160302 «Ракетные двигатели», 170104 «Высокоэнергетические устройства автоматических систем», 190603 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования», 220501 «Управление качеством»

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова

2009

УДК 621.7, 621.9

Б43

Разработано в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО 2000 г. для направления подготовки 151001, 160302, 170104, 190603, 220501 на основе учебно-методических комплексов «Технологические процессы в машиностроении», «Технология конструкционных материалов», «Технология и организация производства продукции и услуг»

Рецензенты:

доктор технических наук Г.С. Игонин

кандидат технических наук К.Н. Падюков;

Работа подготовлена на кафедре металлорежущих станков и инструментов

Беляев В.Н., Фирсов А.М.

Лабораторный практикум: учебное пособие/  В.Н. Беляев, А.М. Фирсов. – Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. ­– Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2009. – 104 с.

Учебное пособие предназначено для студентов ВУЗов специальностей 151001, 160302, 170104, 190603, 220501 для выполнения лабораторных работ в рамках курсов «Технологические процессы в машиностроении», «Технология конструкционных материалов», «Технология и организация производства продукции и услуг». Содержит описание лабораторных работ по литейному производству, сварке, обработке металлов давлением и резанием. Изложены теоретические основы, методические указанию по выполнению работ, дано описание оборудования и приборов.

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» Бийского технологического института

Протокол № от 2009 г

© БТИ АлтГТУ, 2009

Учебное издание

Лабораторная работа №1

ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА (4 часа)

Цель работы:

Изучение технологии литейного производства и проектирование литейной формы для изготовления отливки.

Задачи работы:

а) изучить принципы проектирования и получения литейной формы;

б) ознакомится с технологией литейного производства;

в) спроектировать эскиз литейной формы по заданному чертежу детали;

г) оформить отчёт о проделанной работе.

Для работы необходимы: линейка, карандаш, чертежи деталей.

1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изготовление деталей машин и других изделий способом литья называется литейным производством, а изделия, полученные этим способом, называются отливками.

Литьё- получение отливок путём заливки расплавленных материалов в литейную форму.

Литейное производство — это изготовление разнообразных металлических изделий путем заливки расплавленного металла в форму, где он затвердевает. Оно является одним из важнейших производств в машиностроении. Изготовление литых деталей в машиностроении составляет 60—80% всех видов технологических процессов. Способ получения деталей отливкой является более дешевым по сравнению с ковкой и штамповкой. Литьем изготовляют детали очень сложной конфигурации, в особенности полые, которые нельзя изготовить ковкой, штамповкой или иной механической обработкой из прокатанного или из прессованного материала. Вес литых деталей не ограничен — от нескольких грамм до сотен тонн.

Точность размеров, шероховатость поверхности и свойства отливки зависят от качества литейной формы и литейных свойств заливаемого металла. Основными литейными свойствами сплавов, которые необходимо учитывать при конструировании и разработке технологии изготовления отливок, являются жидкотекучесть, усадка и ликвация — неоднородность различных частей отливки по химическому составу.

От жидкотекучести сплава зависит выбор толщин стенок и возможная степень сложности отливки. Чем больше жидкотекучесть сплава, тем тоньше может быть стенка отливки.

Усадкой называют уменьшение объема и линейных размеров металлов и сплавов при затвердевании. Линейная усадка может вызывать коробление и образование трещин в отливке. Объемная усадка приводит к появлению усадочной пористости и раковин.

Затвердевание расплавленного металла начинается у поверхности формы и распространяется в перпендикулярном к ней направлении. Поэтому при выборе оптимальной конструкции детали необходимо учитывать расположение кристаллов в отливке. На рисунке 1 показаны правильная и неправильная конструкции детали. При сопряжении поверхностей под углом вследствие неравномерной кристаллизации и неблагоприятного расположения кристаллов в отливке возникают внутренние напряжения и трещины. Поэтому в местах переходов от одной поверхности к другой необходимо предусматривать радиусы закруглений. Минимальный радиус закругления в сопряжениях двух стенок определяется выражением:

,

где и— толщины стенок, мм;

К— коэффициент, равный 3 при литье в песчано-глинистые и оболочковые формы и равный 5 при кокильном литье.

Рисунок 1– Направления кристаллизации при правильной (а) и неправильной (б) конструкции детали

При литье под давлением и по выплавляемым моделям радиус закругления R принимают равным 0,8— 1,0 мм. Радиусы на внешних кромках можно принять в два раза меньшим R. Переходы между стенками различной толщины должны быть плавными (рисунок 2) и соответствовать соотношению:

,

где L — длина переходной части.

а — недопустимый; б — удовлетворительный; в — хороший

Рисунок 2 – Переходы от толстой к тонкой стенке отливки

При охлаждении отливки по мере увеличения толщины слоя затвердевшего металла, уменьшается скорость кристаллизации и увеличивается крупнозернистость структуры, что ухудшает механические свойства отливки.

Для создания равномерной мелкозернистой структуры необходимо предусматривать в отливках по возможности одинаковую толщину стенок. При выборе минимальной толщины необходимо учитывать жидкотекучесть заливаемого сплава, температуру заливки, теплопроводность материала формы.

В таблице 1 приведены рекомендуемые толщины стенок отливок и минимальные диаметры отверстий в отливках для различных методов литья.

Глубокие отверстия (L>3d) в отливках делать не рекомендуется. При необходимости их выполняют с перемычкой.

Таблица 1 – Рекомендуемые толщины стенок и минимальные диаметры отверстий отливок

Вид литья	Толщина стенки отливки, мм		Минимальный диаметр отверстия, мм
	средняя	минимальная
В песчано-глинистые формы В оболочковые формы По выплавляемым моделям В кокиль Под давлением	7—10 5-10 2—3 4—8 2—4	4,0 2,5 0,3 2,0 0,6	10,0 10,0 5,0 10,0 1,5

При литье сплавов, склонных к ликвации и имеющих большую усадку, конструкция отливки и технология литья должны обеспечивать направленное затвердевание отливки — снизу вверх. В этом случае усадочная раковина и ликвирующие примеси концентрируются в прибыли.

На необрабатываемых поверхностях отливок, перпендикулярных к плоскости разъема, необходимо предусматривать уклоны или конусность в пределах 0⁰10'—3⁰ в зависимости от метода литья. Внешние поверхности отливки должны иметь по возможности прямолинейные очертания, чтобы обеспечить извлечение модели из формы без устройства отъемных частей и не усложнял конструкцию и технологию изготовления формы.