Шпоры по ТКМ1 / Шпоры ТКМ часть 2

10. Удаление вредных примесей (серы и фос­фора) при получении сталей. Возможности удале­ния вредных примесей в основных и кислых печах.

10. Раскисление сталей. Виды сталей: спокойные, полуспокойные, кипящие - их особенности и способы получения.

10. Способы разливки сталей. Особенности и разновидности процесса, достоинства и недостатки. Виды ликвации стального слитка.

Существуют три способа разливки стали: 1) сверху; 2) снизу; 3) непрерывная.

При разливке сверху (рис. а) разливочный ковш транспорти­руется электромостовым краном к подготовленным под заливку изложницам и останавливается над каждой из них. Изложницы, открытые снизу, устанавливаются перед заливкой на толстые чу­гунные плиты-поддоны и по периметру обмазываются огнеупорным материалом. После установки разливочного ковша над изложницей открывается стопорное устройство, и струя жидкого металла за­полняет изложницу.

При разливке снизу (сифонный способ) изложницы устанав­ливаются на специальные керамические плиты (сифонный кирпич), соединенные между собой шамотными трубами (рис. 32, б). Эти плиты имеют внутри каналы, объединяющие их в единую литнико­вую систему. Через один общий литник можно отливать одновре­менно до 40 слитков. Такая схема разливки получила название «паук». Существуют и другие способы установки изложниц.

Разливка под вакуумом позволяет получить металл с минимальным содержанием кислорода, азота и водорода. Разливка похожа на разливку сверху, но происходит вакуум-камере.

10. Значение литейного производства в машиностроении. Технологическая схема получения отливок.

Литейным производством называется технологический процесс изготовления металлических заготовок (отливок) путем заливки жидкого металла в специально приготовленные формы. Форма за­полняется металлом через систему каналов, называемую литнико­вой системой. При этом наружные очертания отливки определяются полостью формы, а внутренние образуются фасонными вставками, называемыми стержнями,

Технологическая схема:

1. Изготовление моделей и стержневых ящиков.

2. Приготовление формовочных и стержневых смесей

3. Изготовление форм и стержней

4. Сборка форм

5. Получение литейного сплава

6. Заливка форм

7. Выбивка отливок из форм

8. Очистка и обрубка отливок.

10. Литейные свойства металлов и сплавов, температуры плавления и заливки; жидкотекучесть, поглощение и выделение газов, усадка: Методы оценки литейных свойств.

Литейные свойства сплавов. Не все сплавы в одинаковой степени пригодны для изготовления фасонных отливок. Из одних сплавов (серого чугуна, силумина) можно легко изготовить отливку сложной конфигурации, а из других (титановых сплавов, легиро­ванных сталей и др.) получение отливок сопряжено с оп­ределенными трудностями. Получение качественных отли­вок без раковин, трещин и других дефектов зависит от литейных свойств сплавов. К основным литейным свой­ствам сплавов относят жидкотекучесть, усадку сплавов, склонность к образованию трещин, газопоглощение и ликвацию.

Жидкотекучесть — способность расплавленного ме­талла течь по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки. При высокой жидкотекучести литейные сплавы заполняют все элементы литейной формы, при низкой — полость формы заполняется частично, в узких сечениях обра­зуются недоливы. Жидкотекучесть сплавов определяют по специальным пробам (спиральным или прутковым), отливаемым в различных формах. Жидкотекучесть оце­нивается длиной полученной спирали или прутка в мил­лиметрах.

Усадка — свойство металлов и сплавов уменьшать объем при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды. Изменение объема отливки зависит от химического состава сплава, температуры заливки, конфигурации отливки и других факторов. Различают объемную и линейную усадки, выражаемые в процентах.

В результате объемной усадки появляются усадочные раковины и усадочная пористость в массивных частях отливки. Для предупреждения образования усадочных раковин устанавливают прибыли — дополнительные ре­зервы с расплавленным металлом и холодильники.

10. Модели и модельный комплект. Формовки при помощи моделей, особенности процесса, разновидности. Литниковые системы; назначение, основные элементы, методы расчета.

Модели и модельный комплект. Модель представляет собой видоизме­ненную копию отливки, отличающуюся от будущей детали размера­ми и наличием стержневых знаков — выступов, образующих в фор­ме углубления, в которые устанавливаются стержни.

Конструкция модели должна обеспечить извлечение ее из фор­мы без нарушения полученного отпечатка. В зависимости от конфи­гурации отливки модель может быть цельной или разъемной. В большинстве случаев модель выполняется из двух половин — верхней и нижней. Линия, по которой происходит деление модели, называется линией разъема.

Модель и стержневые ящики образуют модельный комплект. Для легкого извлечения модели из формы или освобождения стерж­невых ящиков от стержней (без нарушения целостности формы или стержней) стенки деталей, перпендикулярные к плоскости разъема модели, выполняют с уклоном, который называется кон­структивным.

Формовки при помощи моделей Формовкой называется комп­лекс операций по изготовлению из формовочных материалов литей­ных форм, способных выдержать воздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания. В общем случае форма слу­жит для образования наружных очертаний, а стержень — внутрен­них полостей отливки. В частных случаях возможно выполнение внутренних полостей формой, наружных — стержнями. Форма может быть сырой или сухой. Сырая форма применя­ется в основном для мелких отливок, сухая — для средних и круп­ных. Стержень во всех случаях выполняется сухим с целью полу­чения высокой прочности, достаточной для выдерживания ферростатического напора металла при заливке и обеспечивающей возмож­ность транспортировки без нарушения целостности и искажения геометрии.

10. Формовочные и стержневые материалы. Виды, назначение, состав, свойства в зависимости от способа литья, заливаемого материала и требований к отливкам.

Формы и стержни изготавливаются из специальных смесей, называемых соответственно формовочными и стержневыми. Основой этих смесей служат кварцевые пески. Кроме того, в них входит глина и специальные добавки (например, углесодержащие добавки для формовочных смесей, связующие материалы для стержней и др.). Песок в формовочных смесях повы­шает газопроницаемость, а глина обеспечивает связь между части­цами песка (повышает прочность) и увеличивает термохимическую устойчивость. Специальные добавки вводятся для повышения проти­вопригарности или для предотвращения прилипания смесей. В ка­честве противопригарных добавок применяются молотый каменный уголь, мазут, битум (угольный порошок при соприкосновении с рас­плавленным металлом подвергается сухой перегонке, образующие­ся при этом газы предохраняют материал формы от перегрева и оплавления).

В состав формовочных смесей, как и стержневых, кроме исход­ных свежих материалов, вводится бывшая в употреблении горелая (оборотная) формовочная смесь.

Соотношение компонентов в смесях должно соответствовать характеру и типу отливок и способу формовки.

Формовочный песок состоит из зерен кварца различной величи­ны, глины и небольшого количества различных окислов. В зависи­мости от состава формовочные пески по ГОСТ 2138—56 подразде­ляются на несколько классов. Для повышения прочности и увеличения пластичности формо­вочных смесей в их состав вводится глина. Формовочные глины представляют собой горные породы, состоящие в основном из тон­кодисперсных частиц водных алюмосиликатов, обладающих свя­зующей способностью во влажном или сухом состоянии и достаточ­ной термохимической устойчивостью.

10. Литье в разовые песчаные формы. Особенности процесса, оборудование, достоинства и недостатки, область применения.

Сущность способа заключается в заливке расплава в песчаную форму, полость которой имеет конфи­гурацию отливки; затвердевший и охлажденный металл или сплав сохраняет конфигурацию этой полости.

Приспособления, применяемые для изготовления от­ливок, называют литейной оснасткой. Часть ли­тейной оснастки, состоящая из технологических приспо­соблений, необходимых для получения в форме контуров отливки, представляет собой модельный комп­лект. Чтобы провести формовку, необходимо иметь опоки, плиты, штыри, шаблоны, что совместно с модель­ным комплектом составляет формовочный комп­лект.

Недостатки:

1. Низкая точность

2. Грубая поверхность

3. Невыгодный способ, всвязи с большим количеством снимаемого металла.

10. Литье в металлические формы (кокильное литье). Особенности процесса, оборудование, достоинства и недостатки; область применения.

Изготовление отливок в металлических формах осуще­ствляется различными способами. Наибольшее распро­странение получили литье в кокиль, под давлением и цен­тробежное.

Литье в кокиль — изготовление отливок из расплавлен­ного металла в металлических формах-кокилях. Форми­рование отливки происходит при интенсивном отводе теплоты от расплавленного металла, от затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивному металлическому кокилю.

Рабочую поверх­ность кокиля с вертикальной плоскостью разъема, со­стоящей из поддона 1, двух симметричных полуформ 2 и 3 и металлического стержня 4, предварительно нагре­тую до температуры 150—180°С, покрывают из пульве­ризатора 5 слоем огнеупорного покрытия (рис. а)'толщиной 0,3—0,8 мм. Огнеупорные покрытия защищают рабочую поверхность кокиля от резкого нагрева и схва­тывания с отливкой и позволяют регулировать скорость охлаждения отливки, обеспечивая высокое качество. По­крытия выполняют из огнеупорных материалов (кварце­вой муки, талька, мела, графита и др.), связующего материала (жидкого стекла) и воды. Затем с помощью манипулятора устанавливают песчаный стержень 6 (рис., б), с помощью которого выполняют в отливке расширяющуюся полость. Половинки кокиля соединяют и заливают расплав (рис. в). После затвердевания отливки 7 (рис.г) и охлаждения ее до температуры выбивки кокиль раскрывают (рис. д) и протягивают вниз металлический стержень 4. Отливка 7 (рис. е) манипулятором удаляется из кокиля.

Существует несколько способов формовки: 1) формовка в поч­ве; 2) формовка в опоках; 3) безопочная формовка; 4) формовка в стержнях.

Формовка может производиться вручную и на специальных формовочных машинах.

Литниковая система должна обеспечить подвод металла в фор­му с определенной скоростью, без завихрений и ударов, при полном отделении шлаков и других включений. В связи с этим предъявля­ются определенные требования ко всем элементам литниковой си­стемы.

Литниковая чаша во время заливки должна быть наполнена металлом, что предохраняет от попадания шлака в форму. При заливке ответственных отливок в воронке устанав­ливается фильтрующая сетка, а выходное отверстие закрывается пробкой, вынимающейся после наполнения чаши.. Для лучшего отделения шлака от металла в литниковую систе­му включают шлакоуловитель — канал, замедляющий течение струи металла и изменяющий ее направление. Непосредственный подвод металла в форму производится питателем, направление ко­торого должно исключать или сводить до минимума размывающее действие струи металла на материал формы.

Выпор. Выпор соединяет полость формы с атмосферой и служит для отвода газов из формы при заполнении ее металлом, удаления шлака и частич­но для питания жидким металлом кристаллизующейся отливки. Многие сплавы (особенно сталь) дают большую усадку, поэто­му вместо выпоров ставят массивные прибыли, предназначенные для питания отливки жидким металлом в процессе затвердевания (для предотвращения усадочных раковин).

Задержание шлаков в шлакоуловителе возможно только при заполнении металлом всей литниковой системы. Для этого необхо­димо, чтобы сумма сечений всех питателей была меньше сечения литника. Кроме этого, литниковая система, заполненная металлом во время всего периода заливки, не захватывает воздуха из атмосферы и газов из формы, что улучшает качество отливки.

Линейная усадка определяет размерную точность по­лучаемых отливок, поэтому она учитывается при проек­тировании технологического процесса литья и изготовлении модельной оснастки. Каждый сплав имеет свою опре­деленную линейную усадку, например: серый чугун 0,9— 1,3%; алюминиевые сплавы 0,9—1,45%; стали 1,8— 2,5%; магниевые сплавы 1,0—1,6%; медные сплавы 1,5—2,5%.

Газопоглощение — способность литейных сплавов в рас­плавленном состоянии растворять водород, азот, кисло­род и другие газы. Степень растворимости газов зависит от состояния сплава: с повышением температуры твердого сплава она увеличивается незначительно, несколько воз­растает при плавлении и резко повышается при перегреве расплава. При затвердевании и последующем охлажде­нии растворимость газов уменьшается и в результате их выделения в отливке могут образоваться газовые рако­вины и поры. Растворимость газов зависит от химического состава сплава, температуры заливки, вязкости сплава и свойств литейной формы. Для уменьшения газонасыщен­ности сплавов применяют плавление в вакууме или в среде инертных газов и другие методы.

Основные элементы кокиля — полуформы, поддоны, стержни и т. д. — обычно изготовляют из серого и вы­сокопрочного чугунов, стали и алюминиевых сплавов литьем, механической обработкой и т. д.

Отливки простой конфигурации изготовляют в неразъ­емных кокилях. Несложные отливки с не­большими выступами и впадинами на наружных поверх­ностях изготовляют в кокилях с вертикальным разъемом. При изготовлении крупных, простых по конфигурации отливок используют кокили с горизон­тальными разъемами.

Литье в кокиль позволяет сократить, а во многих случаях полностью избежать расхода формовочных и стержневых смесей, трудоемких операций формовки и выбивки форм, повысить точность размеров отливок и уменьшить шероховатость поверхности, снизить в 2 раза объем механической обработки отливок. Литьем в кокиль получают разнообразные отливки с толщиной стенок 3 -100 мм и массой 0,1—500 кг. Этим способом отливают корпуса приборов, детали двигателей внутреннего сго­рания и другие детали из чугуна, стали и сплавов цвет­ных металлов для всех отраслей промышленности.

Недостатки: Податливость( форма не даёт возможность усадки отливки)

Глины, применяемые для изготовления формовочных материалов, в зависимости от минерало­гического состава и определяемого им характера набухания в воде подразделяются на два вида.

1. Формовочная обыкновенная глина (Ф) при увлажнении присоединяет воду по наружным поверхностям кристаллов породообразующего минерала. Глина содержит каолиниты, гидрослюдистве минералы или является плимеерной.

2. Формовочная бентонитовая глина (Б) при увлажнении при­соединяет воду как по наружным, так и по внутренним поверхно­стям кристаллов породообразующего минерала, т. е. имеет внутри-кристаллическое набухание. Эта особенность бентонита позволяет заменять им в смесях обыкновенную глину по соотношению: 1% бентонита заменяет 2—3% обыкновенной формовочной глины. При сушке бентонит теряет свои связующие свойства, поэтому его при­меняют только для сырой формовки.