1. По методу уплотнения смеси в опоке:

1)Прессовые;

2) Встряхивающие;

3) Пескометы;

II. По способу извлечения модели из формы:

1. Со штифтовым съемом;

2. С поворотной плитой и перекидным столом.

Машинная формовка стержней также применяется в серийном и массовом производствах. При этом применяются следующие формовочные машины:

1. Прессовые;

2. Встряхивающие;

3. Пескометы;

4. Мундштучные;

5. Пескодувные;

6. Пескострельные.

5.13 Заливка форм

При заливке формы струя жидкого металла может нанести следующие дефекты:

1. Размывание поверхности формы, в результате чего в отливке образуются земляные раковины;

2. Смещение стержня, что приводит к искажению конфигурации отливки;

3. Раздача плохо уплотненной смеси за счет гидростатического давления, что увеличивает размеры и массу отливки;

4. Образование газовых раковин в отливке за счет быстрого скопления газов и паров в форме при испарении влаги и сгорании органических добавок в смеси.

На качество отливки оказывает влияние следующие факторы:

1. Температура перегрева заливаемого металла;

2. Длительность заливки;

3. Степень заполнения литниковой системы расплавом;

4. Высота струи.

Оптимальная температура заливки в форму расплава составляет для:

- стального 1390-1550⁰С;

- чугунного 1220-1400⁰С;

- бронзового 1050-1200⁰С;

- силуминов 690- 730⁰С.

Нижний предел для крупных толстостенных отливок, верхний – для мелких тонкостенных.

5.14 Разливочные ковши

Литейные разливочные ковши представляют собой стальные сосуды, футерованные внутри огнеупором.

По емкости ковши делятся следующим образом:

1. Ручные:

а) ковши – ложки емкостью 6-16 кг;

б) ковши – носилки емкостью 25-60кг;

2)Крановые:

а)крановые чайниковые ковши емкостью 250-800 кг для разливки чугуна и цветных сплавов;

б)стопорные ковши для разливки стали:

-с одним стопором емкостью 1-6 т;

- с двумя емкостью 8-10 т.

5.15 Выбивка отливок из форм и стержней из отливок

Мелкие и средние отливки выбиваются из форм на выбивных решетках. По роду привода выбивные решетки подразделяются на:

- эксцентриковые;

- инерционные;

Для выбивки крупных форм часто используется вибрационное коромысло.

Стержни из отливок выбиваются на пневматических вибрационных машинах.

Крупные стержни вымывают из отливки мощной струёй воды, используя гидравлические установки.

5.16 Обрубка и очистка отливок

Отливки, освобожденные из формы и от стержней, поступают в обрубное отделение цеха, где удаляется литниковая система и прибыли. В отливках из чугуна литниковая система и прибыли легко отбиваются молотком, и поэтому эта операция выполняется обычно еще во время выбивки отливок. Литниковые системы и прибыли отливок из стали и цветных сплавов удаляются в обрубном отделении эксцентриковыми прессами – кусачками, ленточными или дисковыми пилами, а также газо – кислородной резкой. Заливы или неровности на отливке обрубывают пневматическим зубилом или зачищают абразивным кругом.

После обрубки литниковой системы и прибыли поверхность отливки очищается от пригоревшей формовочной смеси. В индивидуальном производстве очистку производят вручную стальными щетками или пневматическим зубилом; в серийном и массовом производствах:

- во вращающихся барабанах;

- дробеструйными или дробеметными машинами;

- напором струи сжатого воздуха с песком.

5.17 Специальные методы получения отливок

Изготовление отливок в разовых песчано – глинистых формах при машинной и особенно при ручной формовке имеет ряд существенных недостатков:

1. Невысокая точность и недостаточная чистота поверхности отливок;

2. Необходимость оставлять значительные припуски на механическую обработку;

3. Образование крупнозернистой структуры и др.

Повышение точности и чистоты поверхности отливок достигаются благодаря специальным методам литья:

1. Кокильное;

2. Под давлением;

3. Под низким давлением;

4. По выплавляемым (выжигаемым) моделям;

5. В оболочковые формы;

6. Центробежное;

7. Электрошлаковое;

8. Вакуумное всасывание;

9. Выжиманием;

10. Жидкой штамповкой и др.

5.18 Технологические особенности изготовления отливок из различных сплавов

В ЛП основными КМ являются сплавы, обладающие рядом преимуществ перед чистыми металлами:

- более прочны;

- могут изменять свойства с изменением химического состава;

- имеют более низкую температуру плавления;

- более высокую жидкотекучесть и меньшую объемную и линейную усадку.

Наиболее высокой жидкотекучестью обладают силумины, бронзы, кремнистая латунь, серый чугун, цинковые и оловянные сплавы; средней -углеродистые и низкоуглеродистые стали, белый чугун, латуни (кроме кремнистой), дюалюмины; более низкой – магниевые сплавы и высоколегированные стали.

Наибольшей линейной усадкой обладают легированные стали (более 2,5%), алюминиевые бронзы (1,7- 2,5 %), углеродистые стали (около 2%), деформируемые латуни (1,5-2,0%); средней- литейные латуни (1,5-1,8%), оловянные бронзы (1,4-1,6%), белые чугуны (около 1,5%); наименьшей – серые чугуны (около 1%).

Все литейные сплавы делятся на черные и цветные:

- черные: чугуны и стали;

- цветные: сплавы на основе меди (бронзы, латуни), алюминия (силумины, дюалюмины), магния, титана, вольфрама, молибдена, ниобия и др.

Выбирая сплав для отливки необходимо учитывать его свойства и стоимость. Если принять за стоимость отливки из серого чугуна за 100% , то стоимость отливки из ковкого чугуна составит 130%, из стали - 150%, из цветных сплавов – 300-600%. Поэтому в машиностроении изготавливаются 74% отливок - из серого чугуна, 21% из стали, 3% - из ковкого чугуна и 2% - из цветных сплавов.

5.19 Виды брака и контроль качества отливок

Брак отливок делят на исправимый и неисправимый. Оливки с неисправимым браком направляются на переплавку, а исправимый брак устраняется.

Высокий процент литейного брака повышает себестоимость продукции и отражается на работе всего завода. Особенно опасен брак, который образуется внутри сечения отливки и обнаруживается только при механической обработке.

Причинами брака отливок могут быть свойства исходных материалов, а также нарушение технологии изготовления форм и стержней, приготовления жидкого металла и заливки форм.

Основными видами брака отливок является:

1. Газовые пузыри;

2. Песчаные и шлаковые раковины;

3. Усадочные раковины;

4. Холодные трещины;

5. Горячие трещины;

6. Заливы;

7. Недолив.

Брак отливок исправляется: наплавкой, заделкой замазками или мастиками, пропиткой.

Указанные дефекты отливок выявляются различными методами контроля. Контроль размеров отливок позволяет своевременно предупредить массовый брак из-за износа или коробления модели и стержневых ящиков. Механические свойства и микроструктура контролируется испытаниями и исследованием отдельно изготовленных или отлитых совместно с заготовкой образцов. Внутренние дефекты отливок выявляются методами радиографической или ультразвуковой дефектоскопии. Отливки, которые по условию должны выдерживать повышенное давление жидкости или газа, подвергаются гидравлическим или пневматическим испытаниям при давлениях несколько превышающих рабочее давление.

5.20 Условное обозначение отливок

I.Отливки из металлов и сплавов:

1) Пример условного обозначения точности отливки 8-го класса размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8 мм:

Точность отливки 8-5-4-7См0,8мм ГОСТ26645-85;

2) Условное обозначение точности отливок при контролируемых показателях или при сокращенной номенклатуре норм точности:

Точность отливки 8-0-0-7 ГОСТ 26645-85;

3) Пример обозначения номинальных масс, равных для детали, -20,35кг, для припусков на обработку -3,15 кг, для технологических припусков – 1,35 кг, для отливки -24,85 кг:

Масса 20,35-3,15-1,35-24,85 ГОСТ 26645-85;

4)Для необрабатываемых отливок или при отсутствии технологических припусков соответствующие величины обозначаются «0»:

Масса 20,35-0-1,35-21,70 ГОСТ 26645-85

или

Масса 20,35-0-0-20,35 ГОСТ 26645-85

II. Отливки из серого чугуна:

Согласно ГОСТ1855-55.

Лекция 6. Технология обработки давлением

6.1 Общие сведения

ОМД основана на использовании одного из основных свойств металлов пластичности.

Пластичность необратимое изменение формы и размеров тела под действием внешних сил без нарушения его целостности, которое сопровождается изменениями структуры и механических свойств металла.

Пластическая деформация перемещение атомов относительно друг друга на расстояния больше межатомных из одних равновесных положений в новые.

При пластической деформации в отличие от упругой нет линейной зависимости между напряжениями и деформациями.

Получение заготовок деталей, а в некоторых случаях и самих деталей требуемых размеров и форм при обработке давлением достигается пластическим перемещением - сдвигом частиц металла. В этом заключается основное отличие и преимущество ОМД по сравнению с ОМР, при которой форма изделия получается удалением части заготовки. Поэтому ОМД характеризуется малыми отходами. Она является высокопроизводительным процессом, т.к. изменение размеров и формы заготовки достигается однократным приложением внешнего усилия. Указанные особенности обусловливает непрерывное возрастание роли ОМД в машиностроении. ОМД подвергается 90% всей выплавляемой стали и 50% цветных металлов.

6.2 Факторы, влияющие па пластичность металла

1.Влияние состава

Наибольшей пластичностью обладают чистые металлы. Сплавы и твердые растворы обычно более пластичны, чем сплавы, образующие химические соединения. Компоненты сплава также влияют на его пластичность. С повышением содержания углерода в стали пластичность уменьшается. При содержании углерода выше 1,5% сталь с трудом поддаётся ковке. Кремний понижает пластичность стали. В легированных сталях хром и вольфрам уменьшают, а никель и ванадий повышают пластичность стали. Сера придаёт стали хрупкость- красноломкость. Марганец нейтрализует вредное действие серы. Фосфор увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшает, особенно при низких температурах, пластичность и вязкость стали, вызывая её хладноломкость.

2.Влияние температуры

По мере повышения температуры нагрева пластичность металлов обычно возрастает, а прочность уменьшается. Однако в углеродистых сталях при температурах 100-400°С пластичность уменьшается, а прочность возрастает – зона хрупкости (синеломкости) стали.

3.Скорость деформации

Скорость деформации это изменение степени деформации () в единицу времени (t).

Т.е. (17)

От скорости деформации надо отличать скорость деформирования.

Скорость деформирования скорость движения деформирующего инструмента.

В общем случае с увеличением скорости деформации предел текучести возрастает, а пластичность падает. Особенно резко уменьшается пластичность некоторых высоколегированных сталей, магниевых и медных сплавов. При обработке давлением нагретого металла это можно объяснить влиянием двух противоположных процессов: -прочнение при деформации;- разупрочнение вследствие рекристаллизации.

При больших скоростях деформации разупрочнение может отставать от упрочнения. Кроме того, следует учитывать тепловой эффект пластической деформации, который выражается в том, что энергия, расходуемая на пластическую деформацию, превращается в основном в тепло.

4. Напряженное состояние

Напряженное состояние в элементарно малом объеме характеризуется схемой главных напряжений.

Главные напряжения - это нормальные напряжения, действующие в трех взаимно перпендикулярных площадках, на которых касательные напряжения равны нулю.

Деформированное состояние характеризуется схемой главных деформаций, т.е.

деформаций в направлении трех осей, перпендикулярных к площадкам, в которых касательные напряжения отсутствует.

Совокупность схем главных напряжений и главных деформаций позволяет судить о характере главных напряжений и деформаций при различных видах обработки давлением и пластичности металла: чем больше сжимающие напряжения и меньше напряжения и деформации растяжения, тем выше пластичность обрабатываемого металла.

6.3 Холодная и горячая обработка металлов давлением

Наклеп упрочнение металлов при пластической деформации. В результате упрочнения пластические свойства металлов могут снизиться настолько, что дальнейшая деформация вызывает разрушение.

При нагреве наклепанного металла до температур, составляющих 0,2-0,3 от температуры плавления тип (возврате), частично уменьшаются искажения кристаллической решетки и внутренние напряжения без изменения микроструктуры и свойств деформированного металла.

При нагреве деформированных металлов выше 0,4Тпл. образуются новые равноосные зерна и свойства металла возвращаются к их исходным значениям до деформации.

Рекристаллизация процесс образования новых центров кристаллизации и новых равноосных зерен в деформированном металле при нагреве, сопровождающийся уменьшением прочности, увеличением пластичности и восстановлением других свойств.

Температура рекристаллизации наименьшая температура, при которой начинается процесс рекристаллизации.

Величина зерна после рекристаллизации зависти от степени и скорости деформации, а также температуры и длительности нагрева.

В зависимости от температурно-скоростных условий при деформировании могут происходить два противоположных процесса:

- упрочнение, вызываемое деформацией;

-разупрочнение, обусловленное рекристаллизацией.

Поэтому различаются:

1. Холодная деформация;

2. Горячая деформация.

Холодная деформация производится при температурах ниже температуры рекристаллизации и сопровождается наклепом металла.

Горячая деформация протекает при температурах выше температуры рекристаллизации.

При горячей деформации также происходит упрочнение металла горячий наклеп. Это упрочнение полностью снимается в процессе рекристаллизации. При горячей деформации пластичность металла выше, а сопротивление деформации примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации.

Неполная горячая деформация - деформация, после которой происходит только частичное разупрочнение.

6.4 Влияние обработки давлением на структуру и механические свойства металлов и сплавов

Структура слитков, которые являются исходными заготовками при обработке давлением, неоднородна. Основу её составляют зерна первичной кристаллизации (дендриты) различной величины и формы, на границах которых скапливаются примеси и неметаллические включения.

В структуре слитка имеются также поры и газовые пузыри. Высокая степень деформации при высокой температуре вызывает дробление зерна, а также частичные заваривание пор.

Зерна и межкристаллические прослойки с повышенным содержанием неметаллических включений вытягиваются в направлении наибольшей деформации. В результате структура металла приобретает полосчатое - волокнистое строение. Волокнистость оказывает влияние па механические характеристики, вызывая их анизотропию. Наличие полосчатой микроструктуры и анизотропии свойств в деформированном металле необходимо учитывать при проектировании и изготовлении деталей. Надо стремиться получить с них такое расположение волокон, чтобы наибольшие растягивающие напряжения действовали вдоль, а перерезывающие усилия - поперек волокон, а также, чтобы они не перерезывались при обработке резанием. Желательно, чтобы у поверхности детали волокна повторяли её очертания.

6.5 Основные методы обработки металлов давлением

I. Прокатка:

1 )Продольная;

2) Поперечная;

3) Поперечно - винтовая;

П. Прессование:

1) Прямое;

2) Обратное;

III.Волочение;

IV. Ковка;

1)Виды:

а) машинная на молотах или на прессах;

б) ручная;

2) Основные технологические операции:

а) протяжка (вытяжка);

-разгонка,

-протяжка полого цилиндра;

-раскатка (раздача),

б) осадка;

в) прошивка;

г) гибка;

д) закручивание;

е) рубка (надрубка);

V. Объемная штамповка:

1) Виды:

а) горячая объемная штамповка; - в открытых штампах,

- в закрытых штампах,

- штамповка выдавливанием;

б)Холодная объемная штамповка:

-холодное выдавливание (прямое, обратное, комбинированное);

-холодная высадка,

-холодная формовка (в открытых и закрытых штампах);

-холодная калибровка (чеканка);

2)Основные технологические операции для горячем объемной штамповки:

а) осадка:

б) протяжка;

в) подкатка;

г) пережим;

д) формовка;

е) гибка;

ж) обрубка (для прутка);

3)Основные технологические операции для холодном объемной штамповки (формовки):

а) осадка плоскопараллельнымп бойками;

б) открытая осадка с выдавливанием в одну пли две стороны для образования бобышек и выступов;

в) закрытая осадка с истечением металла в одну или две полости штампа для формовки частичных утолщений с одновременным формообразованием требуемого контура;