Раздел III литейное производство

Является одним из самых распространённых способов изготовления разнообразных металлических деталей весом от нескольких граммов до нескольких сот тонн.

Отливки широко применяют в машиностроении, металлургии, строительстве. Литьё в среднем составляет примерно половину массы машин и механизмов, поэтому литейное производство считается основной заготовительной базой машиностроения. Литые детали стоят значительно дешевле деталей, изготовленных другими способами, причём отливки могут быть сложной конфигурации из любых сплавов.

Современная техника предъявляет к отливкам разнообразные требования: высокие механические и рабочие свойства, жаростойкость, жаропрочность, антикоррозионные и антифрикционные свойства.

В отечественном машиностроении 74% всех отливок изготовляют из серого чугуна, 21% - из стали, 3% - из ковкого чугуна, 2% - из цветных сплавов (алюминиевых, медных и др.).

При выборе отливок нужно учитывать их стоимость. Если принять среднюю стоимость отливок из серого чугуна за 100%, то стоимость отливок из ковкого чугуна будет – 130%, из стали – 160%, из цветных сплавов – 300…600%.

Сущность производства литых изделий заключается в изготовлении формы, которую заполняют жидким металлом. После затвердевания металл принимает очертания и размеры формы и называется отливкой.

Технологический процесс получения отливок состоит из большого числа отдельных процессов:

1. изготовление модели,

2. приготовление формовочных и стержневых смесей,

3. изготовление стержней и литейных форм,

4. сборка литейных форм,

5. расплавление металла,

6. заливка металла в формы и затвердевание отливки,

7. освобождение затвердевшей отливки из формы,

8. обрубка и очистка литья,

9. контроль качества отливки.

Глава I Изготовление литейных форм

§ 1. Основные положения по конструированию литых деталей

При конструировании машин конструктор должен выбрать конфигурацию детали, рассчитать нагрузки, воспринимаемые узлами детали, с учётом условий работы машины, выбрать соответственно этому материал, толщину стенок и размеры деталей, а также предусмотреть их технологию изготовления.

При этом конструктор должен создать наиболее легко изготавливаемую т. е. технологичную, конструкцию деталей.

При конструировании литой детали учитывают свойства металла, технологию изготовления модели, формы и стержня, сборку форм, очистку и обрубку литья. Для условий массового производства должны учитываться также возможности механизации и автоматизации производства.

§ 2. Литейные сплавы и их свойства.

Литейные сплавы, кроме заданных прочностных и физико-химических свойств, должны обладать целым комплексом технологических литейных свойств, характеризующих пригодность их для заполнения литейных форм и позволяющих получать качественные отливки.

К литейным свойствам жидкого металла относят: температуру плавления, жидкотекучесть, усадку и ликвацию.

При невысокой температуре плавления сплав легко расплавить и перегреть до температуры, требуемой для лучшего заполнения формы. Перегревом наз. разницу в температурах плавления сплава и заливки его в форму. Чем выше температура перегрева сплава, тем лучше его жидкотекучесть, а значит и заполнение формы. Однако высокий перегрев ведёт к поглощению значительного количества газов (окиси углерода, кислорода, водорода, азота и др.), что понижает литейные свойства сплава.

Жидкотекучесть – способность расплава заполнять и точно воспроизводить полость литейной формы. На жидкотекучесть влияют многие факторы:

1. температура плавления;

2. физическая природа и хим. состав сплава;

3. технология изготовления формы;

4. продолжительность заливки;

5. конструкция литниковой системы;

6. наличие неметаллических примесей в металле.

Усадка – свойство металлов и сплавов при затвердевании уменьшаться в объёме. Величина усадки зависит от рода сплава, его хим. состава, температуры и способа заливки, скорости охлаждения, формы отливки и др. факторов.

Усадка приводит к образованию в отливке усадочных раковин, пористости, которые образуются в наиболее массивных частях отливки, которые затвердевают в последнюю очередь. Усадочные раковины выводятся в прибыльную часть отливки и затем отрезаются.

Усадка в отливке вызывает внутренние напряжения, которые деформируют и даже разрушают отливку.

Литейные напряжения могут вызываться в отливке тепловыми явлениями, которые возникают вследствие различной скорости охлаждения толстых и тонких частей отливки.

Правильной конструкции модели и формы, регулированием охлаждения, соблюдением технологических режимов уменьшают и даже устраняют внутренние напряжения в отливке.