МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный
инженерно-экономический университет»
Факультет экономики и управления в машиностроении
Кафедра управления качеством и машиноведения
Учебный практикум
Раздел 1 . Проектирование литых заготовок
Дисциплина Б3.В.05: Производственные технологии 1
Направление подготовки 080200- Менеджмент
Профиль подготовки : Производственный менеджмент
Отраслевая специализация - машиностроение
Квалификация (степень) : бакалавр(Вильдау)
Санкт-Петербург
2012
Допущено
редакционно-издательским советом СПбГИЭУ
в качестве методического издания
Составители
канд. техн. наук, доц. Л.В. Виноградов
Рецензент
д-р экон. наук, проф. В.П. Семенов
Подготовлено на кафедре
управления качеством и машиноведения
Одобрено научно-методическим советом специальности
080502(1 )– Экономика и управление на предприятиях машиностроения
Отпечатано в авторской редакции с оригинал-макета,
представленного составителем
ã СПбГИЭУ, 2012
Содержание
Введени
ВВЕДЕНИЕ
Способ получения изделий путём литья их из металла известен более пяти
тысяч лет. Первыми отливками были несложные предметы домашнего обихода и украшения, отливаемые из меди и бронзы: котлы, рукомойники, серьги, кресты, кольца и т.д. В настоящее время литейным производством называется отрасль машиностроения, которая занимается изготовлением фасонных деталей или заготовок путём заливки расплавленного металла в огнеупорную форму.
Полость формы имеет конфигурацию детали. При охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка – готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали. В машинах и промышленном оборудовании от 50%-ти до 95%-ти всех деталей изготовляют литьём.
В методическом указании рассмотрены особенности изготовления литых
изделий, технология литья в одноразовые песчаные формы и принципы разработки чертежа отливки по чертежу детали. Эти знания необходимы студентам при изучении раздела «Литейное производство» в курсе «Материаловедение. Технология конструкционных материалов.
Тема 1. Литейное производство
Литейные сплавы
Изготовление литых изделий осуществляется из литейных сплавов, к которым относятся :
1. Чугуны – серый литейный, ковкий и высокопрочный.
2. Медные сплавы – латуни и бронзы.
3. Алюминиевые сплавы.
4. Стали – углеродистые и легированные.
5. Магниевые сплавы.
В настоящее время примерно 75% литья осуществляется из серого литейного чугуна, 20% - из стали, 3% - из ковкого чугуна и 2% из цветных сплавов.
Литейные сплавы должны обладать хорошими литейными свойствами. Жидкотекучесть – способность сплавов при заливке воспроизводить рельеф
полости формы. При низкой жидкотекучести (высокой вязкости) расплава литейная форма может заполняться сплавом не полностью («недолив») и отливка бракуется.
Жидкотекучесть зависит от физико-химических свойств сплава и его температуры в момент заливки. Наличие в структуре сплава эвтектики и повышение температуры увеличивает жидкотекучесть.
Усадка – свойство металла уменьшаться в объёме и линейных размерах при затвердевании и охлаждении. На величину усадки влияет химический состав и температура заливки сплава. С увеличением температуры усадка увеличивается.
Усадка создаёт многие затруднения при производстве литых изделий. Она
является причиной возникновения напряжений в отливке, которые вызывают её коробление (изменение формы) и образование трещин. Трещины бывают горячими и холодными в зависимости от того, в какой период охлаждения они возникают.
Горячие трещины возникают вскоре после затвердевания, когда сплав имеет ещё низкую прочность. При остывании металла между его наружными холодными и внутренними горячими слоями возникают напряжения. Если они превысят предел текучести сплава – отливка искривится, если предел прочности сплава – появятся холодные трещины.
Линейная усадка. Отливки из серого чугуна имеют линейную усадку, равную
1%, из стали – 2%, из цветных сплавов 1 – 1,5%.
Объёмная усадка. Затвердевание отливки происходит послойно, от стенок
формы в глубь изделия. Усадка затвердевшей части отливки восполняется за счёт не затвердевших частей. В результате этого, в том месте, где металл затвердевает в последнюю очередь, образуется усадочная раковина. Ликвация – химическая неоднородность литого металла. Неоднородность
состава приводит к неоднородности свойств литого изделия. Ликвация зависит от химического состава и скорости охлаждения сплава. Некоторые сплавы склонны к ликвации, о чём говорит большой интервал температур между началом и окончанием процесса кристаллизации (между ликвидусом и солидусом). Чем медленнее охлаждается отливка, тем больше развивается ликвация. Газовые раковины – образуются, когда пузыри газов, растворённых в жидком металле и выделяющихся при его затвердевании, не успевают всплыть на поверхность металла, залитого в форму.
При проектировании деталей в первую очередь учитывают механические
свойства сплавов, и, прежде всего прочность (предел прочности на растяжение)и пластичность (относительное удлинение – δ).
Кроме этих свойств учитываются и другие: коррозионная стойкость, жидкотекучесть, плотность, износостойкость, стоимость и т.д.
Например, если стоимость отливок из серого литейного чугуна принять за единицу, то стоимость отливок из ковкого чугуна будет составлять – 1,3; из стали – 1,5; из цветных сплавов – 3 ¸ 6. При проектировании конкретной детали конструктор должен учитывать всю совокупность этих свойств.
При выборе расположения ребра жёсткости в конструкции траверсы, представленной на рис. 1, рациональнее выбрать вариант – в, отлив её из дешёвого чугуна, хорошо работающего на сжатие.
Рис.1 Различные варианты конструкции траверсы.