Литейное производство доклад

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

1.1 Основные понятия и определения

Литейное производство, или литье – это способ изготовления заготовки или готового изделия путем заливки расплавленного металла в полость заданной конфигурации с последующим его затвердеванием.

Заготовки или изделия, получаемые методом литья, называют отливками.

Полость, заполняемая жидким металлом при литье, называется литейной формой.

Назначение литейной формы состоит в следующем.

1.Обеспечение необходимой конфигурации и размеров отливки.

2.Обеспечение заданной точности размеров и качества поверхности отливки.

3.Обеспечение определенной скорости охлаждения залитого металла, способствующей формированию требуемой структуры сплава и качества отливок.

По степени использования формы делят на разовые, полупостоянные и постоянные.

Разовые формы служат для получения только одной отливки, изготавливают их из кварцевого песка, зерна которого соединены каким-либо связующим веществом.

Полупостоянные формы – это формы, в которых получают несколько отливок (до 10-20), такие формы изготавливают из керамики.

Постоянные формы – формы, в которых получают от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч отливок. Такие формы изготавливают обычно из чугуна или стали.

Основной задачей литейного производства является получение отливок с максимальным приближением формы и размеров поверхности к аналогичным параметрам готовой детали с целью уменьшения трудоемкости последующей механической обработки. Основное достоинство формообразования заготовок литьем — возможность получения разнообразных по массе заготовок практически любой сложности непосредственно из жидкого металла.

Стоимость литых изделий нередко намного меньше, чем изделий, изготовленных другими способами, однако для литья применимы не любые сплавы, а только те, которые обладают хорошими литейными свойствами. Основными литейными свойствами являются.

1. Жидкотекучесть – способность жидкого металла заполнять литейную форму, точно повторяя ее конфигурацию.

Чем выше жидкотекучесть, тем литейный сплав лучше. У стали и чугуна это свойство уменьшается с увеличением содержания серы и повышается с увеличением содержания фосфора и кремния. Перегрев сплава выше температуры плавления повышает его жидкотекучесть.

Жидкотекучесть оценивают по длине пути, пройденному жидким металлом до затвердевания. Высокую жидкотекучесть (>700 мм) имеют силумины, серый чугун, кремнистая латунь, среднюю жидкотекучесть (350-340 мм) имеют углеродистые стали, белый чугун, алюминиево-медные и алюминиево-магниевые сплавы, низкую жидкотекучесть имеют магниевые сплавы.

2. Усадка – уменьшение размеров отливки при переходе металла из жидкого состояния в твердое. Чем меньше усадка, тем литейный сплав лучше. Различают усадку объемную (уменьшение объема) и линейную (уменьшение линейных размеров). Это свойство зависит главным образом от химического состава сплава. Ориентировочно линейная усадка составляет 1% для чугунного литья и 2% – для стального и цветного. Разумеется, каждая конкретная марка литейного сплава имеет свое значение усадки.

3. Склонность к ликвации. Ликвацией называют химическую неоднородность по объему отливки. Чем меньше склонность к ликвации у литейного сплава, тем он лучше.

В литейном производстве применяют много самых различных сплавов. Наиболее распространенным является серый чугун, из которого в отечественном машиностроении делают около 75% отливок (по массе), из стали – около 20%, из ковкого чугуна – 3% и около 2% литых деталей изготавливают из сплавов цветных металлов.

Существует два способа заливки металла в формы.

1.Обычная заливка, при которой металл заполняет литейную форму свободно под действием силы тяжести. К этому способу относится литье в песчано-глинистые формы.

2.Специальные способы литья, их существует около 15, основными из которых являются:

· литье под давлением;

· литье в кокиль (в металлические формы);

· литье в оболочковые формы;

· литье по выплавляемым, выжигаемым или растворяемым моделям.

Литье в песчано-глинистые формы – основной метод производства отливок. Этим методом получают литые детали как простой, так и сложной формы, наиболее крупные отливки, которые нельзя получить другими способами.

Применение специальных способов литья позволяет уменьшить брак в литейном производстве. При литье в металлические формы, центробежным литьем обеспечивается получение отливок высокой точности. Наряду с этим специальные способы литья применимы лишь для изделий сравнительно небольших размеров (масса до 300 кг).

Для изготовления литейной формы необходимо иметь модельный комплект. В общем случае модельный комплект состоит из модели, стержневого ящика и моделей элементов литниковой системы.

Модель – это прообраз будущей отливки, с помощью модели формообразуется, в основном, ее наружная конфигурация. От отливки модель отличается материалом, наличием стержневых знаков (если отливка полая и для формирования полости необходим стержень), наличием разъема (если формовка производится по разъемной модели), размерами, превышающими соответствующие размеры отливки на величину линейной усадки сплава.

Стержневой ящик – это часть модельного комплекта, предназначенная для изготовления стержня. Стержень, в свою очередь, необходим для формирования внутренней конфигурации отливки (для получения отверстий).

Литниковая система – это совокупность каналов в литейной форме, подводящих расплавленный металл, улавливающих шлак и неметаллические включения, отводящих из формы газы, а также питающих отливку жидким металлом в процессе ее кристаллизации.

1.2 Технология получения отливок

Технологический процесс производства отливок в песчано-глинистых формах включают формовку, т. е. приготовление полуформы и стержней; сборку литейных форм; заливку расплава, выбивку и очистку отливок.

Для изготовления литейных форм из формовочных смесей применяют модельно-опочную оснастку. В нее входят модели, модельные плитки, стержневые ящики и т. д.

Для облегчения изучения процесса изготовления отливки рассмотрим схему технологического процесса (рис. 1).

По чертежу детали (рис. 1, а) технолог-литейщик разрабатывает чертеж модели и стержневого ящика. В модельном цехе по этим чертежам изготовляют модель (рис. 1, б) и стержневой ящик (рис. 1, в), при этом учитываются припуски на механическую обработку и усадку сплава при остывании. С целью получения опорных поверхностей для установки стержней на моделях выполнены стержневые знаки. По стержневому ящику формуют стержень (рис. 1, г), который предназначен для образования в отливке внутренней полости.

Для заливки формы металлом имеется литниковая система, состоящая из чаши, стояка, шлакоуловителя, питателей и выпоров (рис. 1, e). При сборке в нижнюю полуформу устанавливают стержень, затем соединяют обе полуформы и нагружают балластом. Литейная форма в сборе показана на рис. 1, д.

В плавильном отделении расплавляют металл и заливают в формы. Остывшую отливку выбивают из формы и передают в отделение очистки и обрубки, где ее очищают от формовочной стержневой смеси и обрубают остатки литника, заливы и др.

Модели – приспособления, при помощи которых в формовочной смеси получают отпечатки – полости, соответствующие наружной конфигурации отливок. Отверстия и полости внутри отливок образуют при помощи стержней, установленных в форме при их сборке.

Размеры модели делают больше, чем соответствующие размеры отливки, на величину линейной усадки сплава, которая составляет для углеродистой стали 1,5-2%, чугуна 0,8-1,2%, бронз и латуней 1-1,5% и т. д. Для облегчения изготовления моделей из формовочной смеси при формовке стенки моделей должны иметь формовочные уклоны (для деревянных моделей 1-3 0 , для металлических 1-2 0 ) В местах сопряжения, делают плавные сопряжения радиусом R = (1/5 — 1/3) средней толщины соприкосновения стенок.

Преимущество деревянных моделей – дешевизна и простота изготовления, недостаток – недолговечность. Модели окрашивают для чугунных отливок в красный цвет, для стальных в синий. Стержневые знаки окрашивают в черный цвет.

Металлические модели чаще всего делают из алюминиевых сплавов. Эти сплавы легки, не окисляются, хорошо обрабатываются резанием.

При машинной формовке обычно применяют металлическую модельную оснастку с установкой модели с установкой модели и литниковой системы на металлической модельной плите.

Стержни формуют в деревянных или металлических стержневых ящиках.

Формовка, как правило, производится в опоках – прочных и жестких металлических ящиках различной формы, предназначенных для изготовления в них литейных полуформ из формовочной смеси путем ее уплотнения.

Для изготовления литейных форм и стержней применяют смеси из природных песков и глин с добавкой необходимого количества воды. Качество, состав и свойства материалов и смесей зависит от условий службы их в литниковой форме.

Формовочные и стержневые смеси должны иметь следующие свойства:

– прочность (для сохранения целостности при сборке, транспортировании, механическом воздействии);

– огнеупорность (при соприкосновении с металлом не должны плавиться, спекаться, пригорать к отливке, размягчаться);

– пластичность (сохраняют форму после снятия нагрузки);

– неприлипаемость смеси к модели, стержневому ящику и в плоскости разъема формы;

– легкость удаления смеси при очистке отливок;

– долговечность, т.е. способность смесей сохранять свойства после многократного использования;

Свежих формовочных материалов, т. е. песка и глины требуется в среднем 0,5 — 1 т на 1 т литья, в то время как расход смесей для изготовления форм и стержней составляет 4 — 7 т. Главной частью в смесях являются отработанные формовочные материалы, свежие материалы служат только для замены песчаных зерен, превращающихся в пыль, и для выполнения связующих способностей глин.

Зерновая часть песков должна состоять преимущественно из зерен кварца (SiO₂) в лучших сортах песка содержание SiO₂ ³ 97%, в худших содержание SiO₂ ³ 90%.

К глинистой части песка условно относят все содержащиеся в нем частицы размером менее 0,022 мм.

Формовочные глины — это пески, содержащие более 50% глинистых веществ. Глины делятся на формовочные обыкновенные и бектонитовые. К бектонитовым относятся глины состоящие в основном из кристаллов монтмориглионита [Al₂O₃·4SiO₂·H₂O+nH₂O]. Этот материал сильно набухает в воде, что увеличивает связующие свойства глин. Бектонит применяется для изготовления форм и стержней, не подвергающихся высушиванию.

Обыкновенные формовочные глины состоят в основном из кристаллов каолина Al₂O₃·2SiO₂·2H₂, не обладающих внутрикристаллическим набуханием.

Для стального литья берут самую огнеупорную глину с высокой термохимической устойчивостью — не менее 1580 О С, для чугуна – со средней устойчивостью не менее 1350 О С, для цветного литья термохимическая устойчивость глин не ограничивается.

Для изготовления формовочных и стержневых смесей, кроме песка и глины, применяют органические и неорганические связующие материалы. Органические связующие материалы сгорают и разлагаются при высоких температурах. К этим материалам относят льняное масло, олифу, крепетель (растительное масло, канифоль, уайт-спирт), пек торфяной и древесный, канифоль, пектиновый клей, патоку и ряд других. В качестве неорганических связующих используют цемент и жидкое стекло.

В литейных цехах, имеющих механизированные землеприготовительные заготовки, пользуются единой формовочной смесью. В цехах с меньшей степенью механизации употребляют облицовочные и наполнительные смеси, первые более качественные и служат для образования внутреннего, соприкасающегося с отливкой слоя.

Материалы для стержней – стержневые смеси – выбирают в зависимости от конфигурации стержней, их расположения в форме. Они должны иметь высокую прочность, обладать достаточной податливостью, чтобы не препятствовать усадке металла, хорошей газопроницаемостью. В производстве отливок из сталей и чугуна для приготовления таких стержней применяют качественные песчано-масляно-смоляные смеси (чистый кварцевый песок и полимерный связующий материал — смола или жидкое стекло). Стержни менее ответственные с более толстым сечением изготавливают из смесей, состоящих из 91-97% SiO₂ и 3-4% глины с добавлением жидкого стекла или других связующих. Для массивных стержней используют менее качественные смеси, изготовленные из 30-70% SiO_2, 20-60% оборотной земли и 7-10% глины, являющейся основным связующим.

Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливок формы и стержни покрывают тонким слоем противопригарных материалов. Для сырых форм противопригарными материалами служат припылы, в качестве которых используют порошкообразный графит (для чугунных отливок) и пылевидный кварц (для стальных отливок). Для сухих форм приготавливают противопригарные краски. Краски представляют собой водные суспензии из тех же материалов графит (для чугуна), кварц (для стали) со связующими. Краски наносят на горячие формы и стержни, не успевшие остыть после сушки.

1.3 Литниковые системы

Назначение литниковой системы – обеспечить плавный безударный подвод металла в форму, регулировать термофизические явления в форме для получения качественной отливки и предохранить форму от попадания в нее шлаковых включений. Элементами нормальной литниковой системы являются литниковая чаша 1, стояк 2, шлакоуловитель 3, питатели 4, подводящие металл непосредственно к отливке. Вся литниковая система при заливке должна быть заполнена жидким металлом во избежание засасывания в форму шлаков и атмосферного воздуха.

При получении отливок из стали, ковкого чугуна и некоторых сплавов цветных металлов с относительно большой усадкой литниковая система питает их жидким металлом в процессе затвердевания.

Литейное производство

Проблема формирования состава сплава для достижения определенного комплекса свойств литого материала. Сравнительный анализ достижимых уровней технико-экономических показателей, ограничения способов литья. Технологические требования к литейным сплавам.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Литейным производством называется отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением изделий — заготовок и деталей, путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полости которой соответствуют конфигурации изделия.

Задачей литейного производства является изготовление фасонных изделий.

Способ литья используют в двух направлениях:

— для удешевления производства изделий;

— для изготовления изделий, которые нельзя или затруднительно получить другими способами.

В современных условиях развитых промышленных стран основным направлением в литейном производстве становится второе из названных выше направлений.

Стоимость литой детали в большинстве случаев ниже стоимости аналогичной детали, полученной другими способами. Значительную роль в этом играет тираж деталей. Наиболее дешевым способом получения оливок является способ литья в землю. Масса отливок может составлять от нескольких грамм до сотен тонн. Литьем изготавливают как наиболее ответственные детали, в том числе и уникальные, так и малоответственные детали широкого потребления.

Литейное производство является одной из важнейших отраслей машиностроения. Около 6080% (по массе) всех деталей машин изготавливают различными способами литья.

Способом литья изготавливают заготовки и детали. В настоящее время основной объем продукции литейного производства составляет изготовление заготовок.

Развитие и внедрение новых высокоточных способов литья определяет тенденцию перехода к производству, ориентированному на изготовление литьем деталей машин.

Из общего объема выпуска отливок 75% изготавливают литьем в землю, 20% — литьем в металлические формы и остальные — другими способами литья.

По мере роста технических достижений в области литейного производства повышается качество отливок, их точность, уровень физико-механических и других свойств. За последние 20 лет прочность отливок из углеродистых сталей повышена с 400 МПа до 2000 МПа, из чугуна от 100 МПа до 1000 МПа. Такое повышение достигнуто в основном за счет применения новых марок сталей и чугунов, однако существенную роль сыграло также и совершенствование технологии литья. Разработка новых составов преследует и другую цель — удешевление литейных материалов и, в целом, литейного производства. Одним из путей решения этой задачи является замена дорогостоящих марок сплавов сложного состава более дешевыми марками простого состава специализированными для узкой конкретной задачи.

В целом проблема формирования состава сплава для достижения определенного комплекса свойств литого материала является наиболее сложной в научном плане, однако и наиболее актуальной. В настоящее время накоплен значительный объем научных представлений и практических рекомендаций, позволяющий сформулировать критерии и требования, регламентирующие состав литого материала заданного назначения.

1. Структура литейного производства

Получение литого изделия — отливки основано на процессе заполнения жидким металлом специальной литейной формы, последующее охлаждение и затвердевание материала и извлечение готовой отливки путем разрушения разовой или раскрытия многоразовой формы.

Разовой называется форма, которая служит для изготовления в ней одной отливки и разрушается при извлечении из нее готовой отливки.

Примеры разовых форм — песчано-глинистые формы, оболочковые формы, формы для литья под давлением.

Такие формы изготавливают из неметаллических материалов.

Многоразовой называется форма, в которой можно изготовить последовательно несколько отливок.

Примеры многоразовых форм — кокиль, формы для литья под давлением, формы для центробежного литья.

Такие формы изготавливают из металлических материалов, хотя, отдельные элементы формы и покрытия на поверхностях могут быть из неметаллических материалов.

По способам проведения и организации технологических процессов технологии литейного производства подразделяются на ручные, механизированные и автоматизированные.

2. Сравнительный анализ достижимых уровней технико-экономических показателей, ограничения способов литья

Точность размеров отливок, изготавливаемых различными способами литья, ограничена квалитетами 817.

Шероховатость поверхности является одной из основных геометрических характеристик качества и при различных способах литья ограничена диапазоном = 10320 мкм.

К показателям, ограничивающим применение способа литья при изготовлении изделий, относятся такие — оптимальная (минимальная) толщина стенок отливок, а такие радиусы галтелей — сопряжений стенок, расположенных под углом друг к другу.

Сведения для сравнительного анализа показателей, характеризующих достижимые уровни точности и качества отливок при различных способах литья приведены в таблице 1. 2.

Экономически достижимые показатели точности и качества технологий литья

Литейное производство

Автор: Пользователь скрыл имя, 23 Апреля 2012 в 22:13, реферат

Описание работы

Литейное производство – отрасль машиностроения, технологическими процессами которой получают литые заготовки (отливки) для деталей машин: станины прокатных станков, станины металлорежущих станков, корпуса гидротурбин и другие отливки массой в десятки и сотни тонн и маленькие детали массой в несколько граммов для радиоэлектронной промышленности, часовой промышленности и других отраслей.

Содержание

Введение……………………………………………………………………..…….3
Литье под давлением……………………………………………………..……….5
Отличительные особенности литья под давлением…………………………….5
Машины с горизонтальной холодной камерой прессования……………..……6
Машины с горячей камерой прессования………………………………….……7
Литье под низким давлением…………………………………………………….9
Литье вакуумным всасыванием……………………………………………. …12
Заключение………………………………………………………….……………14
Список используемой литературы

Работа содержит 1 файл

Литейное производство.docx

Отличительные особенности литья под давлением…………………………….5

Машины с горизонтальной холодной камерой прессования……………..……6

Машины с горячей камерой прессования… ……………………………….……7

Литье под низким давлением……………………………………………………. 9

Литье вакуумным всасыванием……………………… ……………………. …12

Список используемой литературы……………………………………….…….. 15

Литейное производство – отрасль машиностроения, технологическими процессами которой получают литые заготовки (отливки) для деталей машин: станины прокатных станков, станины металлорежущих станков, корпуса гидротурбин и другие отливки массой в десятки и сотни тонн и маленькие детали массой в несколько граммов для радиоэлектронной промышленности, часовой промышленности и других отраслей. Характерной особенностью литейного производства является универсальность – возможность получения самых разнообразных по массе, конфигурации, механическим и эксплуатационным свойствам фасонных заготовок из чугуна, стали и сплавов цветных металлов.

Литейное производство – один из распространенных методов формообразования заготовок. По сравнению с другими методами получения заготовок литье позволяет получить отливки практически не ограниченных габаритных размеров и массы из всех сплавов, в том числе из сплавов, не поддающихся пластической деформации и труднообрабатываемых резаньем.

Сущность литейного производства заключается в приготовлении расплавленного метала необходимого качества и заливке его в специальную литейную форму. Литейная форма – это система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. В процессе кристаллизации формируются механические и эксплуатационные свойства литых заготовок, определяемые макро- и микро- структурами сплава, его плотностью, наличием и расположение в нем неметаллических включений, развитием в отливке внутренних напряжений , вызываемых неоднородным охлаждением его частей.

Теория и практика технологии литейного производства на современном этапе позволяют получать изделия с высокими эксплуатационными свойствами. Свидетельством тому является надежная работа отливок в реактивных двигателях, атомных энергетических установках и других машинах ответственного назначения. Литые заготовки используются не только в различных отраслях машиностроения и приборостроения, но и при изготовлении различных строительных конструкций доменных печей и других металлургических агрегатов, морских и речных судов, деталей бытового оборудования и сантехники, художественных и ювелирных изделий. Продукция литейного производства распределяется между основными отраслями укрупнено следующим образом: машиностроение – 60%, строительство – 20%, металлургия – 15%, остальное – 5%. Современное состояние литейного производства определяется совершенствованием традиционных и появлением новых способов литья, непрерывно повышающимся уровнем механизации и автоматизации технологических процессов, специализацией и централизацией производства.

Важнейшим направлением повышения эффективности производства являются улучшение качества, надежности, точности и шероховатости поверхностного слоя отливок с максимальным их приближением к форме готовых деталей, устранение вредного воздействия на окружающую среду и улучшение условий труда.

Для изготовления отливок применяют множество способов литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и прочее. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.

Сущность литья под давлением (рис. 1) заключается в изготовлении отливок в металлических формах (пресс-формах) заполнением расплавом под действием внешних сил гравитации, а затвердевание отливки протекает под избыточным давлением. После затвердевания отливку извлекают из пресс-формы.

Отличительные особенности литья под давлением.

Значительное давление на расплав обеспечивает высокую скорость движения потока расплава в пресс-форме (до 120 м/с). Форма заполняется за десятые и сотые доли секунды, что позволяет получать отливки с толщенной стенки менее 1 мм.

Высокая скорость впуска расплава в полость пресс-формы не позволяет воздуху и продуктам разложения смазочного материала полностью удалиться из полости пресс-формы. Они попадают в расплав, что приводит к образованию воздушной пористости и снижению плотности и герметичности отливок и пластических свойств сплава.

Высокая кинетическая энергия движущегося расплава и статическое давление на него в момент окончания заполнения полости пресс-формы способствуют получению поверхностного слоя отливки с весьма малой шероховатостью.

Высокая интенсивность теплового взаимодействия между расплавом, отливкой и пресс-формой способствует изменению структуры в поверхностных слоях отливки, повышению ее прочности.

Давление , прикладываемое к расплаву при заполнении полости пресс-формы, позволяет регулировать продолжительность заполнения и изменять количество теплоты, отводимой от расплава за время ее заполнения.

Для изготовления оливок литьем под давлением применяют специальные машины литья под давлением с холодной (горизонтальной или вертикальной) и горячей камерами прессования.

Машины с горизонтальной холодной камерой прессования

На машинах с горизонтальной холодной камерой прессования (рис. 1) порцию расплавленного метала заливают в камеру прессования (4) (рис. 1,а), которую плунжером (5) под давлением от 40 до 100 МПа подают в полость пресс-формы (рис. 1, б), состоящей из неподвижной (3) и подвижной (1) полуформ. Внутреннюю полость в отливке получают стержнем (2). После затвердевания отливки пресс-форма раскрывается (рис. 1, в), стержень (2) и отливка (7) выталкивателями (6) удаляется из рабочей полости пресс-формы. Перед заливкой пресс- форму нагревают до температуры 120-320 °С.

Рис. 1. Схема процесса изготовления отливок на машинах литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования.

После удаления отливки рабочую поверхность пресс-формы обдувают воздухом и смазывают специальными материалами для предупреждения приваривания отливки к пресс-форме. Воздух и газы удаляют через каналы глубиной 0,05 – 0,15 мм. И шириной 15 мм, расположенные в полости разъема пресс-формы, или вакуумированием рабочей полости перед заливкой расплавленного метала. Такие машины применяют для изготовления отливок из медных, алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов массой до 45 кг.

Машины с горячей камерой прессования.

На машинах с горячей камерой прессования (рис. 2) камера прессования (2) расположена в обогреваемом тигле (1) с расплавленным металлом. При верхнем положении плунжера (3) расплавленный метал через отверстие (4) заполняет камеру прессования. При движении плунжера вниз отверстия перекрываются, сплав под давлением 10 – 30 МПа заполняет полость пресс-формы (5). После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки расплавленного метала из канала сливаются в камеру прессования, а отливка из пресс-формы удаляется выталкивателями (6).

Рис. 2. Схема процесса изготовления отливок на машинах с горячей камерой прессования.

Такие машины используют при изготовлении отливок из цинковых и магниевых сплавов массой от нескольких граммов до 25 кг.

При литье под давлением температуру заливки сплава выбирают на 10 – 20 °С выше температуры ликвидуса.

Литье под давлением используют в массовом и крупносерийном производствах отливок с минимальной толщиной стенок 0,8 мм, с высокой точностью размеров и минимальной шероховатостью поверхности за счет точной обработки и тщательного полирования рабочей полости пресс-формы; без механической обработки или с минимальными припусками, что резко сокращает объем механической обработки отливок; с высокой производительностью процесса.

Недостатки литья под давлением – высокая стоимость пресс-форм и оборудования; размеры и масса отливок ограничены мощностью машины; наличие воздушной пористости в массивных частях отливок, снижающей прочность деталей.

В настоящее время работают автоматизированные установки литья под давлением. В которых автоматически производятся смазывание пресс-форм, регулирование их теплового режима, подача расплавленного метала в камеру прессования, извлечение отливки и транспортирование ее к обрезному прессу для удаления литников.

Совершенствование этого способа литья направлено на предупреждение образования газовой и усадочной пористости. Известны следующие направления: вакуумирование полости пресс-формы; заполнение полости формы кислородом при изготовлении отливок из алюминиевых сплавов.

Литье под низким давлением.

Суть процесса (рис. 3) состоит в заполнении полости литейной формы расплавом с последующим затвердеванием отливки при воздействии избыточного давления воздуха или газа. Термин «низкое давление» подразумевает обычно избыточное давление менее 0,1 МПа.

Способ позволяет получать тонкостенные (до 1,5 – 2 мм) отливки сложной конфигурации, плотные, без усадочной и газовой пористости и раковин из алюминиевых, магниевых, медных сплавов и стали.

Рис. 3. Схема технологического процесса литья под низким давлением.

Тигель с расплавов (8) герметически закрывают крышкой (4), в которой установлен металлопровод (7) из жаростойкого материала. Литейную форму (2) со стержнем (1), установленную на крышке, соединяют с металлопроводом литниковой втулки (3).

Воздух или инертный газ под небольшим давлением поступает по трубопроводу (6) внутрь камеры установки и завит на зеркало расплава. В следствии этого расплав поступает в форму снизу через металопровод (7), литник (9) со скоростью, регулируемой давлением в камере установки.

По окончании заполнения формы и затвердевания отливки, автоматически открывается клапан (5), соединяющий камеру установки с атмосферой. Давление воздуха в камере падает и незатвердевший расплав из металлопровода сливается в тигель. После этого форма раскрывается, отливка (10) извлекается и цикл повторяется.После этого форма раскрывается, отливка (10) извлекается и цикл повторяется.

При литье под низким давлением отливку можно изготовлять к кокиле, песчаной или комбинированной форме (кокиль и песчаные или оболочковые стержни), а также в керамической или оболочковой форме. Песчаные и керамические формы применяют редко, чаще применяют кокили или кокили с песчаными и оболочковыми стержнями, так как процесс сборки кокиля легче автоматизировать.

Развитием способа под низким давлением является литье с противодавлением (рис. 4).

Рис. 4. Схема установки для литья с противодавлением.

Установка для литья с противодавлением состоит из двух камер (а) и (б). в камере (а) располагается тигель (7) с расплавом (6). Воздух в камеры (а) и (б) попадает через вентиляции (9,8 и 10). В камере (6) находится форма (3), обычно металлическая. Камеры разделены крышкой (4), через нее проходит металлопровод (2), соединяющий тигель (7) и форму (3). Жесткая фиксация камер осуществляется прихватами (5).

Промышленность производство : Реферат: Литейные процессы

Технология – наука по изучению процессов производства различных изделий и устройств.

Слово «технология» образовано из двух греческих слов: «техно» – мастерство и «логос» – учение.

Технология всегда связана с процессами переработки или обработки материалов, т.е. изменения их свойств или формы.

В широком смысле слова технология – это способ ведения человеком материального мира посредством социально организуемой деятельности.

При этом необходимы три компонента:

– люди, владеющие профессиональными навыками.

Наиболее общим назначением изделий радиоэлектроники, рекомендованным в стандартах, является термин «радиоэлектронное средство», понимаемый как техническое изделие определенной сложности или его составная часть, в основу действия которого положены принципы радиотехники и электроники.

Технология РЭС как область техники – это совокупность способов обработки, изменения состояния, свойств и формы материалов, изготовления полуфабрикатов (деталей, узлов, устройств) и их сборки с определенной точностью и производительностью в процессе производства для получения готового РЭС.

С другой стороны, технология РЭС как прикладная научная дисциплина – это обобщенное представление физических, химических, механических и других закономерностей и методов воздействия на материалы соответствующими орудиями производства.

По функциональной сложности РЭС подразделяют на уровни: система, комплекс, устройство, узел. Собирательное понятие РЭА объединяет последние два уровня РЭС.

РЭА представляет собой организованную совокупность деталей и сборочных единиц различного уровня сложности и функциональной значимости.

Детали – это изделия, изготавливаемые из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Наличие на поверхности таких изделий покрытий и пленок не зависит от их вида, толщины и назначения не изменяют статуса детали.

Сборочные единицы – это изделия, изготавливаемые с использование сборочных операций. Понятие «сборочная единица» является общим, под него попадают все изделия, состоящие из двух и более частей.

Таким образом, процесс изготовления РЭА формально сводится к процессу изготовления деталей, их последующей сборке, носящей многоступенчатый характер, на завершающем этапе которого получают готовую РЭА.

Однако далеко не все изделия (детали и сборочные единицы) подлежат изготовлению на предприятии, производящем РЭА.

Прежде всего это касается электрорадиоэлементов, которые образуют большую группу так называемых покупных изделий (микросхемы, полупроводниковые и электровакуумные приборы, резисторы, конденсаторы, коммутационные изделия, установочные изделия и т.д.).

В состав РЭА входят, кроме того, большая группа изделий, не являющихся электрорадиоэлементах, на изготавливаемых также в соответствии с государственными и отраслевыми стандартами. Это унифицированные в рамках отрасли наборы элементов металлоконструкций, изделия из керамики и ферритов и т.д.

В состав РЭА входят также изделия, нормализованные стандартами предприятий и изделия, заимствованные из разработанной ранее РЭА.

Такие изделия изготавливаются непосредственно на предприятии изготовители РЭА, некоторые из них заказываются на других предприятиях, изготовляющих РЭА, из которой эти изделия заимствованы.

Создание новых РЭС не возможно без разработки новых деталей и сборочных единиц. Чем большей новизной отличается проектируемое РЭА, тем более таких оригинальных изделий, какой на конечной стадии проектирования и является сама РЭА.

Все оригинальные изделия подлежат изготовления на предприятии – изготовителе РЭА за исключением некоторого небольшого количества изделия, изготовление которых на данном предприятии технически не осуществимо или экономически нецелесообразно. Такие изделия изготавливаются на сторонних предприятиях «по кооперации».

Для снижения метала и трудоемкости изготовления таких деталей как корпуса приборов, радиаторы, волноводы, магниты и др. производят из литых заготовок-отливок. Литьем можно получать фасонные отливки различной конфигурации из сплавов на основе меди, алюминия, титана, и др. черных и цветных металлов, которые другими методами изготовить сложно. Применение литейных процессов для изготовления заготовок рациональной формы дает не только экономию металла, но и в десятки раз снижает трудоемкость последующих операций обработки деталей.

Основными операциями технологического процесса литья являются: плавка металла; его заливка в форму; извлечение отливки из формы после затвердевания, отрезка литников и др.

В зависимости от технологического оборудования и конструкции литейных форм различают: литье в песчаные (земляные) формы, литье в металлические формы; литье под давлением,, центробежное литье, литье по выплавленным моделям; литье намораживанием, литье в оболочечные формы и др.

Типовым технологическим оборудованием литейных цехов являются плавильные агрегаты, машины для литья под давлением, машины для центробежного литья, формовочные машины, агрегаты для сушки форм, станки для отрезки литников и др.

К СТО литейных операций относятся литейные формы, модели кокили, пресс-формы, и др. Важнейшими технологическими свойствами литейных сплавов являются: температура заливки (определяет стойкость металлических форм); жидкотекучесть (возможность получения тонкостенных отливок) и коэффициент усадки (характеризует относительное изменение размеров после охлаждения).

Конструкция отливки должна обеспечивать ее легкое извлечение из формы, для этого поверхности перпендикулярной плоскости разъема придают уклоны или конусности. Толщина стенок должна быть малой и одинаковой для равномерности охлаждения. Формы отливок должны быть простыми без резких переходов от толстых сечений к тонким, нескругленных поворотов, тонких перемычек и т.п. Сопряжения стенок должны быть плавными с большим радиусом переходов при этом не создаются дополнительные сопряжения, не снижается скорость потока металла и его остывание. Следует исключать большие местные скопления металла, возникающие в пересечении стенок, приливах, бобышках и т.д. Это приводит к неравномерному остыванию и образованию усадочных раковин.

Производится в разовые формы, которые служат для изготовления одной отливки и при ее извлечении разрушаются. Формы изготавливаются из песчано-глинистой, песчано-смольной и др. смесей. Различают:

Сырые формы (формировка по сырому);

Сухие формы (формировка по сухому);

Наибольшее применение имеет формировка по сырому из песчано-глинистых смесей.

Литье в землю применяется для получения больших отливок сложной конфигурации из чугуна, силумина и бронзы. Точность литья невысокая, шероховатость большая (Rz=300–600) поэтому отливки требуют механической обработки.

Применяют для получения заготовок массой ≤16 кг из легкоплавких цветных сплавов. Самый производительный способ литья (60–150 отливок в час в одногнездной форме, >2500 в многогнездной). Используется для массового и серийного производства из-за высокой стоимости СТО и оборудования.

В поршневых машинах (с горизонтальной или вертикальной камерой сжатия) расплавленный металл (кроме алюминиевых сплавов) под высоким (до 500 МПа) давлением и с большой скоростью (до 80м/с) подается в рабочую полость стальной формы через подводящий канал поршнем.

Алюминиевые сплавы отливаются в компрессорных машинах, где давление на металл создается сжатым воздухом (расплавленный алюминий разрушает поверхность поршня и камеры давления). Поршневые машины дают более точные и качественные отливки (меньше газовых включений, более плотные металл), но обладают меньшей производительностью из-за ручной подачи порции жидкого металла.

Оптимальной является температура жидкого металла на 20–30º выше Тпл. При повышенных температурах перегревается и быстро выходит из строя форма, увеличивается пористость и число раковин, при заниженной – литейная форма плохо заполняется. Качество литья определяется конструкцией и качеством изготовления форм. Из-за высокой стоимости используются формы для групповой отливки, системы вкладышей, для изменения конфигурации отливок, а также нормализованные конструкции форм для различных заготовок.

Достоинства метода: большая (8–12 квалитет) точность размеров, шероховатость Rz40–6,3, толщина стенок до 0,6 мм, малые припуски на обработку, возможность армирования.

Недостатки: высокая стоимость и сложность изготовления форм, пористость отливок, трудность получения толстостенных заготовок (из-за высокой скорости заливки образуются раковины).

Получают: заготовки станин, кронштейнов, радиаторов, экранов, корпусных деталей и т.д.

Рис.1. Установки литья под давлением.

Модель, изготовленная из легкоплавкого металла (парафин, стеарин, терезин) выплавляется из формы. Поскольку форма не разнимается, точность литья высокая. Модели изготавливаются в разъемных металлических пресс-формах. Такое литье применяется для получения деталей сложной конфигурации из сталей, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов массой до нескольких кг.

Достоинства метода: высокая производительность и возможность автоматизации; точность размеров (10–12 квалитет) и шероховатость Rz=40–10; сокращение на 40–80% объема механической обработки за счет уменьшения припусков и толщины стенок; возможность армирования отливок и получения деталей сложной конфигурации из труднообрабатываемых материалов массой до нескольких кг.

Достоинства метода: высокая производительность и возможность автоматизации; точность размеров (10–12 квалитет) и шероховатость Rz40–10; сокращение на 40–80% объема механической обработки за счет уменьшенных припусков и толщины стенок; возможность армирования отливок и получения деталей сложной конфигурации их труднообрабатываемых материалов не требующих дополнительной обработки.

Основной недостаток – высокая стоимость литья. Массовое и серийное производство.

Операции ТП: получение модели с литниковой системой и сборка их в блоки; нанесение огнеупорного покрытия (окунание в суспензию, обсыпка огнеупором, сушка 3–8 раз), выплавка модели; ее заформовывание в опоку и прокаливание, заливка металла.

Рис.2. Литниковые модели.

Основано на использовании центробежных сил, прижимающих жидкий металл к стенкам формы-изложницы и уплотняющих заготовку. Используются литейные машины с горизонтальной (длинномерной отливки) и вертикальной осями вращения. Последние наиболее широко используются в серийном и массовом производстве таких деталей РЭС и ВС как маховики, шкивы и др. детали типа тел вращения, а также фасонных отливок сложной формы, массой до сотен кг из сплавов меди. Изложницы могут быть в виде форм, получаемых по выплавленным моделям.

Достоинства: точность 0,66–0,1 мм, хорошее заполнение формы, высокая плотность и качество отливки (газы, шлаки и легкие включения вытесняются в литник).

Недостатки: разделение компонентов по плотности, повышенные припуски на механическую обработку внутренних размеров.

Рис.3. Центробежное литье.

Кокиль – разъемная металлическая форма. Метод используется в массовом и серийном производстве небольших отливок в основном из цветных сплавов.

Операции ТП: смазка частей и сборка кокиля (для лучшего заполнения и предотвращения образования трещин при быстром охлаждении отливок) простые отливки 150–200ºС, сложные – 300–450ºС; заливка металла, охлаждение до 300–350ºС; разборка кокиля и извлечение отливки.

Температура и скорость заливки должны обеспечивать заполнение всего объема кокиля металлом до его затвердевания и выход газов.

Конструкция кокиля должна обеспечивать его быструю сборку, разборку и извлечение заготовки. Материал – жаропрочные стали.

Достоинства: высокая производительность, возможность многократного использования формы, большая точность размеров (12–14 квалитет), шероховатость Rz=80–20; возможность получения тонкостенных (1,5–2 мм) и армированных заготовок; высокая механическая прочность отливок (мелкозернистая структура из-за высокой скорости остывания). Производительность за смену при изготовлении заготовок средних размеров: из чугуна – 1500–5000; медных сплавов – 3000–10000; алюминиевых сплавов – 50000–70000.

Недостатки: высокая стоимость и сложность изготовления кокилей, их малая стойкость, трудность получения отливок из тугоплавких сплавов и разностенных отливок (большие внутренние напряжения при переходе к другому сечению).

На зеркало жидкого металла помещают поплавок, форма внутреннего отверстия которого соответствует наружному профилю поперечного сечения отливки. В отверстие вводят затравку из того же металла, что и расплав. Поперечное сечение затравки соответствует профилю детали. Происходит сцепление затравки с расплавом и затравке придается поступательное движение вверх. Под действием атмосферного давления, сил сцепления и поверхностного натяжения жидкий металл поднимается за затравкой, охлаждается в кристаллизаторе и образуется отливка.

Этим методом получают сложные длинномерные профили с толщиной стенок до 0,2 мм для радиаторов, ленты, трубы. Способ не требует сложной оснастки и может быть применен для всех типов производства. Недостаток низкая скорость литья. Механические свойства таких заготовок значительно выше свойств аналогичных отливок, полученных литьем в кокиль и центробежным литьем.

Рис.4. Литье намораживанием.

Оболочковая форма, состоящая их двух полуформ, изготавливается из формовочной смеси, в состав которой входят кварцевый и цирконовый песок

и термореактивный связующий материал, с использованием специальной поддельной оснастки. В промышленности внедрены автоматические линии для изготовления оболочных форм.

С помощью этого метода изготавливают отливки массой от 0,2 до 50 кг и толщиной стенок от 0,3 до 15 мм из всех литейных сплавов для приборов, автомобилей, станков и т.д.

Достоинства: 1. высокая производительность; 2. высокая точность; 3. малая шероховатость поверхности; 4. снижение расхода формовочных материалов и объема механической обработки.

Недостатки: высокая стоимость литья. Применяется в массовом и крупносерийном производстве.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология производства ЭВМ / А.П. Достанко, М.И. Пикуль, А.А. Хмыль: Учеб. Мн. Выш. Школа, 2004 – 347с.

2. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для ВУЗов / С.Е. Ушакова, В.С. Сергеев, А.В. Ключников, В.П. Привалов; Под ред. С.Е. Ушаковой. М.: Радио и связь, 2002. – 256с.

3. Тявловский М.Д., Хмыль А.А., Станишевский В.К. Технология деталей и пе-риферийных устройств ЭВА: Учеб. пособие для ВУЗов. Мн.: Выш. школа, 2001. 256с.

4. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред.А.М. Дольского. – М.: Машиностроение, 2005. – 448с.

5. Зайцев И.В. Технология электроаппаратостроения: Учеб. пособие для ВУЗов. М.: Высш. Школа, 2002. – 215с.

6. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. Ч.1: Учеб. пособие для вузов / И.В. Ченцов, И.А.