2 Требования, предъявляемые к оформлению

КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Студенты, обучающиеся в университете на факультете безотрывной формы обучения, выполняют контрольные задания. Количество их устанавливается учебным планом вуза. В методических указаниях приведены варианты двух контрольных работ (№1 и №2) для студентов специальностей МЛК и одной (№2) для специальности МОН согласно учебным планам. Каждое контрольное задание составлено из 10 вариантов. Выполняется тот вариант, номер которого соответствует последней цифре шифра студента. Если номер шифра оканчивается нулем, выполняют десятый вариант задания. Прежде чем выполнять задание, следует изучить методические указания к нему и разделы теории по этим вопросам.

Задание выполняют в отдельной тетради объемом 10-12 листов или на листах формата А4, которые необходимо скрепить. Задание следует выполнять в порядке ответов на поставленные вопросы варианта. Ответы должны быть краткими, точными и не повторять текст учебника или учебных пособий. Выполняя расчеты, вначале приведите буквенное выражение формул с указанием смыслового значения входящих в него параметров, а затем подставьте цифровые величины и выполните расчет с точностью до одного знака после запятой.

Прилагать к выполненным работам фотографии и другие копии из учебников не разрешается.

На страницах текста заданий оставьте поля для замечаний рецензента. Страницы и рисунки пронумеруйте. В конце выполненного контрольного задания приведите список использованной литературы. На титульном листе укажите дату выполнения работы и поставьте свой шифр и подпись.

После рецензирования работы изучите замечания рецензента и приведите на них письменные ответы в конце тетради. Исправления в тексте рецензии не допускаются. Если работа не зачтена, то после ответа на замечания она посылается на повторное рецензирование.

3 Теоретические основы для выполнения

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1

3.1 Технология литейного производства

Литейное производство является одним из наиболее распространенных и универсальных способов изготовления заготовок деталей. Основная продукция литейного производства - сложные (фасонные) заготовки деталей, называемые отливками. Отливки получают заливкой расплавленного металла в литейную форму, внутренняя рабочая полость которой имеет конфигурацию отливки. После затвердевания и охлаждения отливку извлекают из литейной формы. При этом форму разрушают (разовая литейная форма) или разбирают на части для повторного использования (многократная литейная форма) [2].

Отливки получают литьем в песчаную литейную форму, в оболочковую литейную форму, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежным литьем и другими способами. Выбор способа литья определяется его технологическими возможностями и технико-экономическими показателями.

Наиболее универсальным, но менее точным, является способ литья в песчаную форму. Специальными методами литья получают отливки повышенной точности, более высокого класса шероховатости поверхности и минимальными припусками на механическую обработку.

Основное достоинство формообразования заготовок литьем, которое выгодно отличает его от других методов формообразования заготовок, - возможность получения разнообразных по массе заготовок практически любой сложности непосредственно из жидкого металла.

Качество отливки во многом определяется процессами взаимодействия литейной формы и отливки. Эти взаимодействия (силовое, тепловое, химическое) проявляются во время заливки литейной формы расплавом и во время затвердевания отливки. Силовое воздействие струи расплава при заливке может привести к размыву участков формы и возникновению дефектов. Тепловое взаимодействие, проявляющееся в охлаждении металла и нагреве формы, вызывает расширение рабочего слоя формы, выделение газов из формы и стержней. Химическое взаимодействие проявляется в образовании химических соединений на поверхности контакта отливка - форма.

Литейные свойства сплавов, которые характеризуют поведение сплава в процессе изготовления отливок, следует рассматривать с учетом взаимодействия литейной формы и отливки.

Изучите основные литейные свойства сплавов: жидкотекучесть, усадку, склонность к трещинообразованию и газопоглощению, ликвацию. Запомните, к каким дефектам приводят низкие показатели литейных свойств конструкционного материала, какие технологические меры используют для предупреждения образования дефектов.

Важной предпосылкой получения отливок без дефектов является правильная их конструкция. Изучите особенности конструирования отливок с учетом литейных свойств конструкционного материала и способов литья, основные принципы которых изложены ниже.

Изготовление отливок в песчаных литейных формах. Рассмотрите последовательность изготовления отливки в песчаной литейной форме. Для изготовления песчаной литейной формы используют модельный комплект, опочную оснастку и формовочные материалы.

В модельный комплект входят: модель отливки или модельные плиты, стержневые ящики, модели литниково-питающей системы. Уясните, в каких случаях целесообразно применять деревянные модельные комплекты, а в каких металлические. Модельные комплекты изготавливают из древесины, металла и пластмасс. Приведите примеры конструкций моделей, модельных плит, стержневых ящиков, литниковых систем.

Обратите внимание на теплофизические свойства формовочных и стержневых смесей и различие формовочных смесей для отливок из стали, чугуна и цветных сплавов. К стержневым смесям предъявляют повышенные требования, так как стержень находится в менее благоприятных условиях, чем форма.

Литейные формы и стержни изготавливают вручную и на машинах. Особое внимание обратите на изучение способов ручного изготовления в парных опоках, так как этот способ чаще всего используется в ремонтных мастерских. Стержни изготавливают ручным способом, на пескодувных и пескострельных машинах. Технологические меры, обеспечивающие высокое качество стержней, состоят в применении каркасов, изготовлении вентиляционных каналов. Заливка собранных форм может производиться на конвейерах, где они охлаждаются до температуры выбивки. Выбивку отливок из форм и стержней из отливок производят на вибрационных решетках или вручную.

Рассмотрите способы удаления литниковой системы, прибылей; способы очистки отливок от пригоревшей смеси и заусенцев.

Изготовление отливок в оболочковых формах. Рассмотрите схему процесса формирования оболочек, последовательность изготовления оболочек, сборку форм и подготовку их к заливке расплавленным металлом. Обратите внимание на состав и свойства формовочной смеси и особенности литейной оснастки, применяемой при изготовлении форм и стержней. Отметьте основные достоинства и недостатки изготовления отливок в оболочковых формах. Уясните технологические возможности способа и области применения отливок [7].

Изготовление отливок по выплавляемым моделям. Проследите последовательность изготовления моделей из легкоплавкого состава в пресс-формах, сборку моделей в блок, изготовление литейной формы, подготовку ее к заливке, заливку расплавленным металлом, выбивку и очистку отливок. Отметьте технологические особенности способа, основные преимущества и недостатки литья по выплавляемым моделям. Обратите внимание на технологические возможности и области применения способа.

Изготовление отливок литьем в кокиль. Сущность процесса заключается в свободной заливке расплавленного металла в металлические формы - кокили. Рассмотрите типы кокилей, последовательность изготовления отливок. Обратите внимание на устройство каналов для отвода газов из полостей форм и на устройства, используемые для удаления отливок, а также конструкции металлических стержней. Уясните назначение предварительного подогрева форм, теплозащитных покрытий, наносимых на рабочие поверхности форм, на последовательность сборки кокилей. Особенности литья в кокиль - повышенные скорости охлаждения и затвердевания отливок, что в одних случаях способствует получению мелкозернистой структуры и повышению механических свойств, а в других - вызывает отбел (в случае чугунного литья). Отметьте основные достоинства и недостатки литья в кокили. Уясните технологические возможности способа и области его применения.

Изготовление отливок под давлением. Рассмотрите устройство машин для литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования и горячей камерой прессования. Запомните последовательность изготовления отливок, устройство пресс-форм и приспособлений для удаления отливок.

Изготовление отливок центробежным литьем. Рассмотрите устройство машин с горизонтальной и вертикальной осями вращения и последовательность изготовления отливок. Отметьте достоинства и недостатки центробежного литья, технологические возможности способа и области применения. Изготовление отливок из различных сплавов имеет свои особенности.

Отливки из серого чугуна. Чугун - многокомпонентный сплав железа с углеродом и другими элементами - является наиболее распространенным материалом для изготовления фасонных отливок. По структуре основы и форме графитовых включений чугун делят на белый, серый, высокопрочный и ковкий. Структура металлической основы и форма графитовых включений определяют механические свойства чугуна. На структуру чугуна влияют: химический состав, скорость охлаждения отливки, легирующие элементы, модифицирование и термическая обработка. Серый чугун - самый дешевый конструкционный материал, обладающий высокой прочностью и износостойкостью, малой чувствительностью к внешним надрезам, высокой демпфирующей способностью. Запомните методы повышения прочности чугуна (легирование, модифицирование), характеристики литейных свойств чугуна.

Отливки из высокопрочного чугуна. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом получают путем введения в расплавленный металл магния, церия и других элементов в малых количествах. Чугун с шаровидным графитом наряду с высокой прочностью обладает достаточно высокой пластичностью, однако имеет большую склонность к образованию усадочных раковин, усадочной пористости и холодных трещин. Это необходимо иметь в виду при изготовлении литейных форм и при заливке чугуна в литейные формы [3].

Отливки из ковкого чугуна. Эти отливки получают из белого чугуна с последующим отжигом для разложения цементита и получения графита хлопьевидной формы. При изучении технологии изготовления отливок обратите внимание на повышенную усадку белого чугуна, низкую жидкотекучесть и более высокую склонность к образованию трещин. Все это необходимо учитывать при изготовлении литейных форм и повышать температуру чугуна, заливаемого в форму.

Отливки из стали. Сталь широко применяют для изготовления деталей, которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошими пластическими свойствами, быть надежными и долговечными в эксплуатации. В нелегированных сталях углерод является основным элементам, определяющим механические и эксплуатационные свойства, а в легированных еще и содержание легирующих элементов.

Формовочные смеси должны обладать повышенной огнеупорностью из-за более высокой температуры заливаемой стали по сравнению с чугуном. Все это необходимо учитывать при выборе параметров технологического процесса.

Отливки из медных сплавов. Изготовление отливок из медных сплавов затруднено из-за повышенной усадки и образования оксидных пленок на поверхностях отливок, а так же повышенной склонности к ликвации. Поэтому необходимо обращать внимание на мероприятия, предотвращающие эти явления.

Отливки из алюминиевых сплавов. Изучите механические, эксплуатационные и литейные свойства сплавов. Алюминиевые сплавы плавят в электрических печах сопротивления и индукционных печах промышленной частоты. Уясните назначение и сущность процессов рафинирования и модифицирования.

Рассмотрите особенности изготовления отливок из алюминиевых сплавов при литье в песчаные формы, кокили, под давлением и меры предупреждения образования усадочных раковин, пористости и трещин в отливках. Для улучшения механических свойств алюминиевые отливки подвергают термической обработке.

Отливки из магниевых сплавов. Изготовление отливок из магниевых сплавов затруднено из-за высокой химической активности и низких литейных свойств этих сплавов. Рассматривая особенности изготовления отливок при литье в песчаные формы, кокили, под давлением, обратите внимание на подвод металла в форму, конструкцию литниковых систем, на назначение фильтровальных сеток и меры предупреждения образования усадочных раковин, пористости и трещин. Для предупреждения загорания магния в формовочную смесь вводят специальные присадки из фтористых солей, мочевины, а струю расплавленного металла припыляют серным порошком; для улучшения механических свойств отливки подвергают термической обработке.

Отливки из сплавов титана. Обратите внимание на высокую химическую активность сплавов титана и особенности процесса плавки. Отливки из титана и его сплавов изготавливают в медных кокилях, в формах из плотного графита, в оболочковых формах из высокоогнеупорных нейтральных окислов или графитового порошка на смоляной связке. Мелкие сложные отливки изготавливают литьем по выплавляемым моделям. Материалом для форм служат цирконий, диоксид циркония, а связующим этилсиликат. Литниковая система должна обеспечивать быстрое заполнение формы и достаточное питание толстых сечений отливки.

Технический контроль ведут на всех стадиях изготовления отливок, начиная с приготовления формовочных и стержневых смесей, изготовления литейной оснастки, форм и стержней. Виды брака отливок могут быть следующими: газовые и усадочные раковины, горячие и холодные трещины, спаи, недоливы. Уясните причины их образования и методы предупреждения. Ознакомьтесь с современными методами контроля в литейном производстве.