Технологические комплексы заготовительного производства

1. Основные виды заготовок и методы их получения

Производство заготовок – один из основных начальных этапов технологического процесса изготовления изделия, поэтому, от того, насколько рационально спроектирована заготовка и выбран метод её получения, существенно зависит себестоимость и качество этого изделия.

Согласно ГОСТ 3.1109-82, заготовкой называют предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала, изготавливают деталь.

Различают 3 основных вида заготовок: прокат, штучные и комбинированные заготовки. Заготовки из проката имеют постоянное (например, круглое, шестигранное) или периодическое сечение. Штучные заготовки получают литьем, ковкой, штамповкой или методами порошковой металлургии. Комбинированные заготовки – это, как правило, сложные заготовки, получаемые соединением, например сваркой, отдельных более простых элементов, изготавливаемых литьем, штамповкой или ковкой.

Основными процессами получения заготовок являются: литьё, прокатка и обработка давлением.

2. Производство литых заготовок (отливок)

Литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением штучных заготовок или деталей, путем заливки расплавленного металла или сплава в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и после извлечения заготовки из литейной формы сохраняет конфигурацию её полости. Такое изделие называется отливкой.

Литье является одним из наиболее распространенных методов формообразования. По сравнению с другими методами, литье обладает рядом преимуществ:

1. изготовление заготовок с наибольшим коэффициентом использования металла и коэффициент точности:

, ;

2. изготовление отливок массой от нескольких граммов до сотен тонн и габаритами от нескольких сантиметров до десятков метров;

3. получение отливок из сплавов, не поддающихся пластической деформации и трудно обрабатываемых резанием;

Однако следует помнить, что механические свойства литого металла всегда ниже, чем деформированного. Из-за более крупного размера …… , неоднородности (раковин и других литых дефектов).

В связи с особенностью кристаллизации сплава, механические характеристики неоднородны по сечению отливки. Сплав у поверхности обладает большими твердостью и прочностью, чем в середине отливки.

1. Литейный сплав

Для производства отливок применяют различные литейные сплавы. Эти сплавы делят на 7 основных групп: чугуны, стали, медные сплавы, аллюминиевые сплавы, цинковые сплавы, магниевые сплавы, баббиты, титановые сплавы.

Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14 % С. Чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления отливок. Этому способствует самое низкое среди всех литейных сплавов стоимость чугуна, его сравнительно высокая прочность и хорошая технологичность, в частности, литейные свойства.

В зависимости от состояния углерода (графит или цементит) чугуны бывают серые или белые. В зависимости от формы графита различают следующие группы чугунов: серый высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий. Маркируются – СЧ, ВЧ, КЧ, после которых следуют цифры, характеризующие механические свойства чугуна. Антифрикционные чугуны (АЧ) используют для изготовления деталей, работающих в узлах трения (подшипники скольжения).

Для повышения механических свойств чугунов или предания им специальных свойств их легируют. Легированные чугуны применяют в химическом машиностроении для работы в агрессивных средах. Их основные свойства: высокие корозионостойкость, жаростойкость (окалиностойкость), жаропрочность.

Литейную сталь применяют для изготовления деталей, которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошей пластичностью, быть надежными и долговечными в эксплуатации. Стальные отливки без литейных дефектов, после соответствующей термообработки, мало уступают по механическим свойствам поковкам. Многие литые стали хорошо свариваются, что дает возможность изготавливать сложные сварно-литые заготовки.

Литейные стали можно разделить на 3 группы:

1. нелегированные и легированные конструкционные;

2. легированные со специальными свойствами;

3. хладостойкие и износостойкие для деталей машин в климатическом исполнении ХЛ (хладостойкая).

Медные сплавы для производства отливок разделяют на 3 основные группы:

1. латуни;

2. оловянные бронзы;

3. безоловянные бронзы.

Литейные латуни – сплавы, основным легирующим компонентом которых является цинк.

Литейными бронзами называют многокомпонентные медные сплавы, в которых легирующим элементом являются различные металлы.

Различают 2 вида бронз:

1. оловянные, в которых одним из легирующих элементов является олово;

2. безоловянные (аллюминевые, свинцовистые).

Аллюминиевые сплавы из всех цветных литейных сплавов нашли наиболее широкое распространение в машиностроении. Сплавы на основе магния широко используются в машиностроении, особенно в авиа- и ракетостроении. Оловянные и свинцовистые баббиты хорошо прирабатываются и обладают хорошими антифрикционными свойствами (используются в подшипниках скольжения).

Изготовление отливок из титановых сплавов является одним из перспективных направлений в производстве заготовок. Эти сплавы отличаются малой плотностью, высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Однако производство отливок из титановых сплавов вызывает значительные механические трудности, обуславливаемые высокой (порядка 2000 С⁰) температурой расплава и его активным химическим взаимодействием с материалом литейной формы.