ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.
Цели и задачи практики:
Технологическая практика должна закрепить и расширить знания, полученные при изучении курсов “Технология конструкционных материалов”, “Метрологическое обеспечение и взаимозаменяемость” и основных разделов курса “Методы обработки, станки, резание и инструмент”.
Содержание практики:
В ходе практики студенты изучают:
- технологические процессы получения заготовок деталей двигателей методами литья, ковки, штамповки, прессования;
- технологические процессы термической обработки;
- технологические процессы нанесения защитных покрытий;
- методы обработки деталей точением, фрезерованием, сверлением;
- методы нарезания зубьев, шлиц, резьб;
- электрофизические и электрохимические методы обработки;
- методы контроля основных параметров заготовок и деталей;
- производственную деятельность предприятия, специфику его работы.
Задание на практику:
Задание на практику студенту, выдаваемое руководителем практики от института, предусматривает изучение и составление отчета по следующим вопросам.
По литейному цеху (участку):
- технологические процессы литья заготовок в землю, в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям и т.д.,
- особенности проектирования заготовок, получаемых литьем,
- оборудование для получения заготовок методами литья,
- виды брака и методы контроля заготовок.
2. По кузнечному цеху (участку):
- технологические процессы получения заготовок свободной ковкой, резкой, штамповкой, прессованием,
- особенности проектирования заготовок, получаемых штамповкой или прессованием,
- оборудование для получения заготовок штамповкой или прессованием,
- виды брака и методы контроля заготовок.
3. По термическому цеху (участку):
- технология термической обработки деталей (закалка, отпуск, нормализация)
- технологические процессы термохимической обработки (цементация, азотирование, цианирование),
- виды брака и методы контроля качества термической обработки,
- оборудование для термической обработки.
4. По цеху (участку) нанесения покрытий:
- технологические процессы нанесения гальванических покрытий,
- технологические процессы газотермических, вакуумных и ионно-плазменных покрытий,
-методы контроля покрытий.
5. По механическому цеху (участку):
- обработка деталей на токарных станках (токарно-винторезном, токарно-револьверном, токарно-лобовом);
- способы закрепления деталей, способы получения размеров; режимы резания, режущий и измерительный инструмент, применяемый при обработке;
- обработка деталей на фрезерных станках (вертикально-фрезерном, горизонтально-фрезерном);
- обработка деталей на шлифовальных станках (плоскошлифовальном, круглошлифовальном, бесцентровошлифовальном);
- обработка деталей на сверлильных станках (вертикально-сверлильных, радиально-сверлильных);
- обработка деталей на зубо- и резьбообрабатывающих станках (зубо- и резьбофрезерных, зубострогальных, зубо- и резьбошлифовальных);
- специальные методы обработки поверхностей (ультразвуковая, электроискровая, электронно-лучевая, лазерная и другие методы в зависимости от применения их на предприятии);
Литейный цех (участок).
Литьё — технологический процесс изготовления заготовок (реже — готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом (металлом, сплавом, пластмассой и т. п.) с последующим его затвердеванием.
Литье в землю – один из самых простых и экономических видов литья. Во многих отраслях при массовом производстве отливок чаще всего применяется этот метод. Вначале изготовляется литейная модель копирующая будущую деталь. Модель засыпается песком или формовочной смесью (обычно песок и связующее), заполняющей пространство между ею и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу (сушильной печи). Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия — литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), удаляют облой и проводят термообработку.
Литье в кокиль — более качественный способ. Изготавливается кокиль — разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести.
Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. Процесс кристаллизации сплава при литье в кокиль ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами. Однако отливки из чугуна из-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующего отжига. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.
В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45 % всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При литье в кокиль расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.
Литьё под давлением - технологический процесс переработки пластмасс, цветных металлов и других материалов путем впрыска их расплава под давлением в пресс-форму с последующим охлаждением. Занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30—50 % общего выпуска (по массе) продукции ЛПД. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм.
Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготавливают литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов. Выделяются следующие положительные стороны процесса ЛПД:
Высокая производительность и автоматизация производства, наряду с низкой трудоёмкостью на изготовление одной отливки, делает процесс ЛПД наиболее оптимальным в условиях массового и крупносерийного производств.
Минимальные припуски на мехобработку или не требующие оной, минимальная шероховатость необрабатываемых поверхностей и точность размеров, позволяющая добиваться допусков до ±0,075 мм на сторону.
Чёткость получаемого рельефа, позволяющая получать отливки с минимальной толщиной стенки до 0,6 мм, а также литые резьбовые профили.
Также выделяют следующие негативное влияние особенностей ЛПД, приводящие к потере герметичности отливок и невозможности их дальнейшей термообработки:
Воздушная пористость, причиной образования которой являются воздух и газы от выгорающей смазки, захваченные потоком металла при заполнении формы. Что вызвано неоптимальными режимами заполнения, а также низкой газопроницаемостью формы.
Усадочные пороки, проявляющиеся из-за высокой теплопроводности форм наряду с затрудненными условиями питания в процессе затвердевания.
Неметаллические и газовые включения, появляющиеся из-за нетщательной очистки сплава в раздаточной печи, а также выделяющиеся из твёрдого раствора.
Литьё по выплавляемым моделям - применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например лопатки турбин и т. п.) Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) изготавливается точная модель изделия и литниковая система. Наиболее широкое применение нашёл модельный состав П50С50 состоящий из 50 % стеарина и 50 % парафина, для крупногабаритных изделий применяются солевые составы менее склонные к короблению. Затем модель окунается в жидкую суспензию на основе связующего и огнеупорного наполнителя. В качестве связующего применяют гидролизованный этилсиликат марок ЭТС 32 и ЭТС 40, гидролиз ведут в растворе кислоты, воды и растворителя (спирт, ацетон). В настоящее время в ЛВМ нашли применения кремнезоли не нуждающиеся в гидролизе в цеховых условиях и являющиеся экологически безопасными. В качестве огнеупорного наполнителя применяют: электрокорунд, дистенсилиманит, кварц и т. д. На модельный блок (модель и ЛПС) наносят суспензию и производят обсыпку, так наносят от 6 до 10 слоёв. С каждым последующим слоем фракция зерна обсыпки меняются для формирования плотной поверхности оболочковой формы. Сушка каждого слоя занимает не менее получаса, для ускорения процесса используют специальные сушильные шкафы, в которые закачивается аммиачный газ. Из сформировавшейся оболочки выплавляют модельный состав: в воде, в модельном составе, выжиганием, паром высокого давления. После сушки и вытопки блок прокаливают при температуре примерно 1000 для удаления из оболочковой формы веществ способных к газообразованию. После чего оболочки поступают на заливку. Перед заливкой блоки нагревают в печах до 1000. Нагретый блок устанавливают в печь и разогретый металл заливают в оболочку. Залитый блок охлаждают в термостате или на воздухе. Когда блок полностью охладится его отправляют на выбивку. Ударами молота по литниковой чаше производится отбивка керамики, далее отрезка ЛПС.Таким образом получаем отливку.
Центробежное литье — это способ получения отливок в металлических формах. При центробежном литье расплавленный металл, подвергаясь действию центробежных сил, отбрасывается к стенкам формы и затвердевает. Таким образом получается отливка. Этот способ литья широко используется в промышленности, особенно для получения пустотелых отливок (со свободной поверхностью).
Технология центробежного литья обеспечивает целый ряд преимуществ, зачастую недостижимых при других способах, к примеру:
Высокая износостойкость.
Высокая плотность металла.
Отсутствие раковин.
В продукции центробежного литья отсутствуют неметаллические включения и шлак.
Центробежным литьём получают литые заготовки, имеющие форму тел вращения:
втулки;
венцы червячных колёс;
барабаны для бумагоделательных машин;
роторы электродвигателей.
При проектировании отливок необходимо стремиться выполнить ряд требований.
Исходные данные для проектирования заготовки — чертеж готовой детали, сведения о годовой программе выпуска, материале детали, ее назначении и др. При проектировании отливки необходимо учитывать ее положение в форме.
Например, при проектировании отливки, изготавливаемой литьем под давлением, важнейшей задачей является определение плоскости разъема пресс-формы и возможности формирования отверстий с помощью подвижных (или неподвижных) стержней.
При проектировании расположения отверстий (окон) в стенках литых заготовок необходимо сразу же оценить возможность изготовления стержней в этом месте, надежного крепления их в форме и выхода газов из стержня.
Основными этапами проектирования литейного процесса являются:
- анализ на литейную технологичность конструкции заготовки и заданных технических условий;
- выбор вида литейной формы и способа формовки, установление плоскости разъема формы;
- установление числа и границ стержней;
- конструкции и размеров литниковой системы;
- выбор и установка места подвода расплава;
- назначение припусков, литейных уклонов и радиусов закругления;
- выбор формовочных и стержневых смесей;
- выбор и конструирование мерительных приспособлений;
- выбор модельного комплекса;
- назначение группы сложности отливок;
- расчет и установление данных для нормирования работ.
Дефекты отливок по внешним признакам подразделяют: на наружные (песчаные раковины, перекос, недолив); внутренние (усадочные и газовые раковины, горячие и холодные трещины),
Песчаные раковины – открытые или закрытые пустоты в теле отливки, которые возникают из-за низкой прочности формы и стержней, слабого уплотнения формы и других причин.
Перекос – смещение одной части отливки относительно другой, возникающее в результате небрежной сборки формы, износа центрирующих штырей, несоответствия знаковых частей стержня на модели и в стержневом ящике, неправильной установке стержня.
Недолив – некоторые части отливки остаются незаполненными в связи с низкой температурой заливки, недостаточной жидкотекучести, недостаточным сечением элементов литниковой системы.
Усадочные раковины – открытые или закрытые пустоты в теле отливки с шероховатой поверхностью и грубокристаллическим строением.
Возникают при недостаточном питании массивных узлов, нетехнологичной конструкции отливки, заливки перегретым металлом, неправильная установка прибылей.
Газовые раковины – открытые или закрытые пустоты с чистой и гладкой поверхностью, которая возникает из-за недостаточной газопроницаемости формы и стержней, повышенной влажности формовочных смесей и стержней, насыщенности расплавленного металла газами.
Трещины горячие и холодные – разрывы в теле отливки, возникающие при заливке чрезмерно перегретым металлом, из-за неправильной конструкции литниковой системы, неправильной конструкции отливок, повышенной неравномерной усадки, низкой податливости форм и стержней.
Наружные дефекты отливок обнаруживаются внешним осмотром после извлечения отливки из формы или после очистки.
Внутренние дефекты определяют радиографическими или ультразвуковыми методами дефектоскопии.
При использовании радиографических методов (рентгенография, гаммаграфия) на отливки воздействуют рентгеновским или гамма-излучением. С помощью этих методов выявляют наличие дефекта, размеры и глубину его залегания.
При ультразвуковом контроле ультразвуковая волна, проходящая через стенку отливки при встрече с границей дефекта (трещиной, раковиной) частично отражается. По интенсивности отражения волны судят о наличие, размерах и глубине залегания дефекта.
Трещины выявляют люминесцентным контролем, магнитной или цветной дефектоскопией.