196
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Индустриально-педагогический колледж А.С. КИЛОВ, А.В. ПОПОВ, В.А. НЕДЫХАЛОВ ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК. ЛИТЬЕ СЕРИЯ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ Книга 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК (ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК) Рекомендовано Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программам среднего и высшего профессионального образования по машиностроительным и механическим специальностям Оренбург 2004

Producerea semifabricatelor turnate

  • Upload
    rom-bom

  • View
    115

  • Download
    5

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Semifabricatele obtinute prin diferite metode de turnare

Citation preview

Page 1: Producerea semifabricatelor turnate

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Индустриально-педагогический колледж

А.С. КИЛОВ, А.В. ПОПОВ, В.А. НЕДЫХАЛОВ

ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК. ЛИТЬЕ

СЕРИЯ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ

Книга 3

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК (ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК)

Рекомендовано Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программам среднего и высшего профессионального образования по машиностроительным и механическим специальностям

Оренбург 2004

Page 2: Producerea semifabricatelor turnate

ББК 34.623 я73 К 39

УДК 621.7 (075.8)

Рецензент доктор технических наук, профессор В.М. Кушнаренко

Килов А.С., Попов А.В., Недыхалов В.А. К 39 Производство заготовок. Литье:

Серия учебных пособий. Книга 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок): - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. – 171с. ISBN

В учебном пособии показаны возможности литейного производства рассмотрено проектирование и расчет заготовки с приведением необходимых справочных и стандартизированных данных, а в приложении приведен пример выполнения такой работы. Приведены сведения об охране труда и технике безопасности в литейном производстве.

Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплины «Технология конструкционных материалов», «Технология заготовительных производств», «Проектирование и производство заготовок», Ил. 67. Табл. 25. Библиогр. список 25 назв.

К 2704030000 ББК 34.623 я73

© Килов А.С., 2004 ISBN © Попов А.В., 2004

© Недыхалов В.А., 2004 © ГОУ ОГУ, 2004

Page 3: Producerea semifabricatelor turnate

Предисловие Любую машину (машину-двигатель, машину-преобразователь, машину-

орудие) собирают из деталей (элементарных частей), изготовленных без применения сборочных операций и приспособлений. Надежность и долговечность машины зависит от качества деталей, из которых она собрана. Качество детали в основном определяется заготовкой, которую получают тем или иным методом: литьем; сваркой; обработкой резанием или обработкой давлением: ковкой, объемной или листовой штамповкой).

В современном машиностроении детали (заготовки) делают из металлов и сплавов, а также из неметаллических (пластмасс, резины, древесины, керамики) и порошковых материалов.

К заготовкам, независимо от метода и способа их получения, предъявляются следующие требования:

- поверхности, используемые как базовые на первой операции обработки, должны быть чистыми без заусенцев и других дефектов, чтобы избежать значительных погрешностей установки при дальнейшей обработке или сборке;

- механические и физические свойства материала заготовки, его химический состав, структура и зернистость должны быть стабильными по всему объему;

- все поверхности заготовки не должны иметь механических повреждений, в противном случае возможен выпуск некачественных деталей;

- геометрические размеры заготовок должны приближаться к геометрическим размерам готовой детали;

- коэффициент использования материала должен быть максимальным, а трудоемкость дальнейшей обработки - минимальной, но при этом должно быть обеспечено получение качественной детали (по размерам и шероховатости поверхности) в соответствии с чертежом после механической обработки на металлорежущих станках;

- все внутренние напряжения должны быть сняты за счет применения термообработки.

Каждый из указанных методов представляет самостоятельную отрасль машиностроения и описан в специальной литературе, но, в тоже время, отсутствуют обобщенные сведения по производству заготовок различными методами и способами, что вызывает затруднения при выполнении студентами курсовых и дипломных проектов.

В связи с этим по инициативе авторов разрабатывается и издается серия учебных пособий, которая признана способствовать лучшему обеспечению студентов учебно-методической литературой.

В серии книг «ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК» рассмотрены такие вопросы, как получение штампованных и литых заготовок, комбинированные сварные заготовки и листовая штамповка, спеченные формовки из порошковых материалов, композитные и пластмассовые заготовки.

Page 4: Producerea semifabricatelor turnate

Введение

Методы формообразования при производстве деталей машин подразделены на четыре вида:

- литейное производство; - обработка давлением; - сварка; - обработка резанием. Особенности технологических методов производства заготовок влияют на

конструкцию, кинематические и прочностные данные отдельных деталей и механизмов. Вариантность любого технологического процесса определяется многими факторами (назначением детали, размерами, массой, количеством деталей, материалом и их строением).

Литейное производство (ЛП)—отрасль машиностроения, изготовляющая заготовки или детали (отливки) и это технологический процесс изготовления фасонных деталей или заготовок заливкой расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении после затвердевания залитый металл сохраняет конфигурацию полости формы. Отливки могут быть деталями или заготовками, которые в дальнейшем подвергаются обработке.

Литейное производство позволяет получать разнообразные по конфигурации и свойствам фасонные отливки из чугуна, стали и из сплавов цветных металлов. Высокие механические и эксплуатационные свойства отливок обуславливают их широкое применение в различных отраслях промышленности. Литьем изготовляют отливки, как простой, так и сложной формы, которые нельзя получить другими технологическими методами. Например, корпусные детали приборов и машин чаще всего изготовляют литьем. Важной задачей литейного производства является получение отливок, по форме и размерам приближающихся к готовой детали, что существенно сокращает обработку резанием.

Получение заготовок начинают с разработки технологии, решив вопрос о возможности выполнения заказа, с учетом таких характеристик как масса, габаритные размеры и серийность отливки, а также - материал литой заготовки и возможность обеспечения требуемой точности от назначения литой детали.

Page 5: Producerea semifabricatelor turnate

1 Основные сведения о литейном производстве

1.1 Типы литейного производства

Литейное производство разделяют на три основных типа: массовое, серийное и единичное.

Массовое производство характеризуется непрерывным выпуском отливок ограниченной номенклатуры большими партиями. Примером могут служить литейные цехи автомобильных, тракторных и других подобных предприятий. Массовое производство позволяет механизировать и автоматизировать технологический процесс в целом и организовать его более экономично.

Серийное производство характеризуется определенной периодичностью выпуска отливок ограниченной или широкой номенклатуры партиями (сериями). Примером является выпуск литых заготовок станкостроительными заводами. При серийном производстве можно выделить сходные группы отливок по габаритным размерам и массе, а также механизировать и автоматизировать отдельные операции. Эти условия являются наиболее благоприятными для внедрения передовой технологии при изготовлении определенной группы отливок.

Единичное производство характеризуется выпуском разнообразных отливок в небольших количествах, а иногда отдельных сложных литых деталей для опытных образцов станков, приборов, машин. В единичном производстве значительный процент технологических операций выполняют вручную, так как различная номенклатура выпускаемых отливок не позволяет механизировать их производство. Примером единичного производства может служить выпуск уникальных корпусов турбин, станин, деталей экскаваторов, мощных прессов и других машин.

Основным производственным подразделением предприятия является цех, в котором изготовляется продукция (или часть ее) или выполняется определенная стадия производства. В машиностроении цехи, как правило, подразделяют на основные, вспомогательные и побочные.

Задачей основных цехов является изготовление основной продукции,

Page 6: Producerea semifabricatelor turnate

предназначенной для реализации. Основные цехи машиностроительных заводов делят на заготовительные (литейные (чугунолитейный, сталелитейный, цех литья под давлением), кузнечный или кузнечно-прессовый, термический и др.), механические и сборочные.

1.2 Принципы конструирования деталей из литых заготовок

Конструкция отливки должна отвечать служебным требованиям детали,

технологии ее изготовления, технологии механической обработки и эстетическим требованиям. Внешние контуры литой детали должны представлять собой сочетание простых и прямолинейных контуров, сочленяемых плавными криволинейными переходами. Необходимо стремиться к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты детали, устранению выступающих частей, больших тонких ребер, глубоких впадин и поднутрений, затрудняющих изготовление литейной формы.

Внутренние полости литых деталей следует конструировать открытыми, без поднутрений, что позволит изготовить отливку без применения стержней. Если при изготовлении отливки обойтись без стержней невозможно, то при конструировании литой детали необходимо предусматривать отверстия и окна максимальных размеров в достаточном числе для обеспечения устойчивости стержней в литейной форме, точности их установки, легкого удаления стержней и каркасов из отливки при ее очистке.

Стенка литой детали объединяет все ее рабочие элементы (гнезда подшипников, фланцы, поверхности скольжения и качения и др.), придает в значительной степени требуемую конфигурацию, жесткость и прочность. Выбор минимально допустимой толщины стенки отливки определяют размеры и сложность отливки, а также литейные свойства сплава,

Характерной особенностью многих отливок является сочетание массивных направляющих с относительно тонкими стенками, применение ребер жесткости и разветвленных внутренних полостей, разделенных перегородками. Для предупреждения возникновения усадочных раковин и трещин в отливках должны быть правильно выполнены переходы от одного сечения к другому (рисунок 1).

Page 7: Producerea semifabricatelor turnate

а) – при отношении А/а < 1,75; б) - при отношении А/а > 1,75

Рисунок 1 - Рекомендуемые переходы от массивных к тонким сечениям

отливок при различных их отношениях

Ребра жесткости создают местные скопления металла, вызывающие образование усадочных раковин и трещин. Для устранения этого дефекта необходимо Х - образные сечения заменять Т - образными, а соединения ребер со стенками отливки располагать под прямым углом. При пересечении в одной точке нескольких ребер рекомендуется делать кольцевое ребро и присоединять к нему радиальные ребра на достаточном расстоянии друг от друга. Толщина ребер обычно составляет 0,8 толщины стенки отливки.

Для предупреждения образования усадочных раковин в массивных отливках, из сплавов имеющих повышенную усадку при конструировании должен быть применен принцип направленного или одновременного затвердевания. При направленном затвердевании толщина стенки отливки плавно увеличивается снизу вверх. Кристаллизация металла происходит от тонких сечений отливки, расположенных в нижней части формы, к более

Page 8: Producerea semifabricatelor turnate

массивным сечениям, располагающимся в верхней части формы. При одновременном твердении сечения отливок имеют одинаковую толщину, как в нижней, так и в верхней части детали.

Иногда бывает целесообразным крупные и сложные литые конструкции разделить на более простые элементы или детали с последующим соединением их между собой сваркой, болтовыми соединениями и другими способами. При этом рекомендуется упрощать наиболее сложные и крупные детали и усложнять наиболее простые из стыкуемых деталей. Выступающие части корпусных деталей делают съемными. Для повышения жесткости, уменьшения массы и сокращения объема механической обработки объединяют несколько простых деталей в одну. Конструкция литой детали должна обеспечивать возможность получения ее габаритных размеров, сечений и массы с заданной точностью. Для этого необходимо предусматривать конструктивные уклоны на необрабатываемых поверхностях.

Отдельные бобышки и приливы необходимо объединять в один общий прилив и доводить его до плоскости разъема или основания. Для облегчения пригонки сопрягаемых деталей в ее конструкции предусматривают пояски, отбортовку и т. п., что позволяет компенсировать допустимые отклонения в размерах отливки.

1.2.1 Технологическая характеристика отливок

Существует несколько принципов классификации отливок, в том числе,

по методу формовки и по видам форм, по условиям приемки и по классам точности, по марке материала, из которого они изготовлены и т.д.

Среди отливок до 80 % по массе занимают детали, изготовляемые литьем в песчаные формы. Метод является универсальным применительно к литейным материалам, а также к массе и габаритам отливок. Специальные способы литья значительно повышают стоимость отливок, но позволяют получать отливки повышенного качества с минимальным объемом механической обработки.

Характеристика отливок, получаемых различными методами, приведена в таблице 1.

Page 9: Producerea semifabricatelor turnate

по шаблону До 100

Отливки в виде тел вращения (зубчатыев крупных опоках

в съемных опоках со стержнями из бы-стротвердеющей смеси

До 35

Станины ГМК, болтовысадочных автоматов, ножниц; позволяет уменьшить припуски на 25—30 % и

в почве с верхней опокой с облицо вочным слоем из

До 25

Шаботы, станины, цилиндры; позволяет снизить трудоемкость изготовления заготовки и

в стержнях

До 2

Отливки со сложной ребристой в почве открытая

До 0,15

в мелких и средних опоках

До 0.1

Машинная

До 2

Бабки, суппорты, корпуса небольших станин

в мелких и средних опоках

До 0,1

Сталь, серый, ковкий и высоко прочный чугун, цветные металлы и сплавы

Шестерни, подшипники, муфты, маховики: позволяет получать от- ливки повышенной точности с низ кой шероховатостью поверхности

Литье в оболоч ковые формы: песчано-смоляные

До 0,15

Ответственные фасонные отливки в крупносерийном и массовом производстве

химически твердею-щие тонкостенные (10-20 мм)

До 0,2

Сталь, чугун и цветные сплавы

Ответственные фасонные мелкие и средние отливки

Page 10: Producerea semifabricatelor turnate

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 химически твердею-щие толстостенные (от 50 до 150 мм)

До 40

Большие отливки (станины штамповочных молотов, подушки прокатного стана)

жидкостекольные оболочковые До 0,1 Стали хроми-

стые, кобальтовые,

Точные отливки с низкой шероховатостью поверхности в серийном производстве

выплавляемым моделям

Высоколегированные стали и сплавы (за исключением щелоч-ных металлов реаги-рующих с кремнезе-мом облицовки) До 0.15

Лопатки турбин, клапаны, дюзы, шестерни, режущий инструмент, детали приборов. Керамические стержни позволяют изготовлять отливки толщиной 0,3 мм и отверстия диаметром до 2 мм

растворяемым моделям

До 0,15

Лопатки турбин, детали приборов. Солевые модели снижают шероховатость поверхности

Замораживае-мым моделям

До 0.14

Титан, жаропрочные стали

Тонкостенные отливки (минимальная толщина стенки 0.8 мм, диаметр отверстия до 1 мм)

Литье

по

Газифицируе мым моделям

До 15.

Любые сплавы

Мелкие и средние отливки - рычаги, втулки, цилиндры, корпуса

Многократные формы Гипсовые 0,1песчано-цементные 70кирпичные 200 шамотно-кварцевые 100 глинистые 50графитовые 0,014 каменные 0,03металлокерамичес-кие и керамические

0,025

Сталь, чугун, цветныеметаллы и сплавы

Крупные и средние отливки в серийном производстве

Литье в кокиль: с горизонтальной, вертикальной и ком бинированной плос-костью разъема

7 (чугун), 4 (сталь), 0,5(цветные и сплавы

Сталь, чугун, металлы

Фасонные отливки в крупносерийном и массовом производстве (поршни, корпуса, диски, коробки подач, салазки)

Page 11: Producerea semifabricatelor turnate

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 облицованный кокиль

Сталь аустенитного и ферритного классов 0.25

Лопатки рабочих колес гидротурбин, коленчатые валы, буксы, крышки букс и другие крупные толстостенные отливки

Литье под давлением: на любых машинах

Алюминиевые, цинковые и оловянные сплавы, сталь

Отливки сложной конфигурации (тройники, колена, кольца электродвигателей, детали приборов, блок двигателя)

с применением вакуума

0,05

Медные сплавы

Плотные отливки простой формы

Центробежное литье на машинах с осью вращения: вертикальной

0,05

Отливки типа тел вращения (вен- цы, шестерни, бандажи, колеса, фланцы, шкивы, маховики), двух- слойные заготовки (чугун – брон- за, сталь - чугун) при l / d < 1

горизонтальной 0.60

Трубы, гильзы, втулки, оси при отношении l / d > 1

наклонной (угол наклона 3-6°)

1.0

Трубы, валы, слитки

вертикальной, несовпадающей с осью отливки

0.01

Чугун, сталь, бронза и др.

Фасонные отливки, не являю-щиеся телами вращения (рычаги, вилки, тормозные колодки)

Штамповка жидких сплавов

До 0,30

Цветные сплавы

Слитки, фасонные отливки с глубокими полостями (турбинные лопатки, детали арматуры высокого давления)

с кристаллизацией под поршневым давлением

0,01

Чугун и цветные сплавы

Массивные и толстостенные отливки без газовых раковин и пористости; можно получать уплотненные заготовки из нелитейных материалов (чистый алюминий)

Литье выжиманием

Панели размером до 1000 х х2500 мм с толщиной 2.5-5 мм

Магние вые и алюми ниевые сплавы

Крупногабаритные отливки, в том числе ребристые

Page 12: Producerea semifabricatelor turnate

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 Вакуумное всасывание

0,01

Сплавы на медной основе

Небольшие отливки типа тел вращения (втулки, гильзы)

Последовательно направленная кристаллизация

0.012

Цветные сплавы

Отливки с толщиной стенки до 3 мм при протяженности до 3000 мм

Литье под низким давлением

0.030

Чугун, алюмини-евые сплавы

Тонкостенные отливки с толщиной стенки 2 мм при высоте 500—600 мм (головки блока цилиндров, поршни, гильзы)

Непрерывное литье

Трубы диаметром 300-1000 мм

Сталь, чугун, цветные металлы и сплавы

Листы, заготовки круглого сечения (слитки, трубы, валы)

Ответственные и особо ответственные отливки испытывают на прочность. При литье в песчаные формы по деревянным моделям и при формовании стержней в деревянных ящиках можно получить точность не выше 3-го класса. Точность повышают, применяя металлические модели и стержневые ящики, механизацию формовки, формовку в стержневых формах, в постоянных формах, а также тщательно соблюдая технологический процесс литья.

Наименьшие отклонения размеров отливки дает формовка в одной опоке. При формовке в двух или нескольких опоках возникают отклонения в результате смещения одной опоки относительно другой.

Отливки 1 класса точности обеспечиваются формовкой по металлическим моделям с механизированным выемом моделей из форм и с заливкой металла в сырые и подсушенные формы. Этот способ применяют в условиях массового производства и для изготовления наиболее сложных по конфигурации тонкостенных отливок.

Отливки 2 класса точности обеспечиваются формовкой с

Page 13: Producerea semifabricatelor turnate

механизированным выемом деревянной модели, закрепляемой на легкосъемных металлических плитах, из форм и с заливкой в сырые и подсушенные формы. Этот способ применяют для получения отливок в серийном производстве.

Отливки 3 класса точности обеспечиваются ручной формовкой в песчаные формы, а также машинной формовкой по координатным плитам с незакрепленными моделями. Этот способ является оптимальным для изготовления отливок любой сложности, любых размеров и массы из разных литейных сплавов в единичном и мелкосерийном производстве.

Допустимые отклонения размеров чугунных и стальных отливок приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Допустимые отклонения размеров чугунных и стальных

отливок В миллиметрах

Номинальный размер

Наибольший габаритный размер отливки

До

50

Св.

50 до

120

Св.

120 до

260

Св.

260 до

500

Св.

500 до

800

Св.

800 до

125

0

Св.

1250

до

2000

Св.

2000

до

3150

Св.

3150

до

5000

Св.

5000

до

6300

Св.

6300

до1

0000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 I класс точности

До 120 0.2 0.3 - - - - - - - - - Св. 120 до 260 0,3 0,4 0,6 - - - - - - - - » 260 » 500 0,4 0,6 0,8 1,0 - - - - - - - » 500 » 1250 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 - - - - - » 1250 » 3150 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2.0 2,5 3,0 - - - » 3150 » 5000 1.0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,5 3.0 4,0 5,0 - -

II класс точности До 260 0,5 0,8 1.0 - - - - - - - - Св. 260 до 500 0,8 1.0 1,2 1,5 - - - - - - -

Page 14: Producerea semifabricatelor turnate

» 500 » 1250 1.0 1,2 1,5 2,0 2,5 3.0 - - - - - » 1250 » 3150 1,2 1,5 2,0 2,5 3.0 4,0 5,0 6,0 - - -

III класс точности До 500 1.0 1,5 2,0 2,5 - - - - - - - Св. 500 до 1250 1,2 1,8 2,2 3.0 4,0 5,0 - - - - - » 1250 » 3150 1,5 2,0 2,5 3.5 5,0 6,0 7,0 9,0 - - - » 3150 » 6300 1.8 2,2 3,0 4,0 5.5 6,5 8.0 10 12 15 -

Верхняя опока (рисунок 2) может сместиться относительно нижней на величину зазора а в центрирующих штырях с соответствующим смещением всех вертикальных поверхностей, формуемых в верхней опоке, в результате чего номинальная толщина стенок может сильно измениться.

Отклонения горизонтальных поверхностей происходят в результате неточной установки стержней в вертикальном направлении, попадания сора на поверхности стыка опок и стержней и т. д.

Как правило, поверхности, формуемые в нижней опоке, точнее поверхностей, формуемых в верхней опоке; поверхности, формуемые моделью, точнее поверхностей, формуемых внутренними стержнями.

Другие причины неточностей: отклонения размеров модельного комплекта от номинала; изменение размеров стержней при сушке; рассыханне моделей при хранении; изменение размеров формы в результате расталкивания моделей при выемке; колебания усадки из-за различной податливости стержней; коробление отливки под действием усадочных напряжений.

Page 15: Producerea semifabricatelor turnate

Рисунок 2 – Причины возникновения неточностей

при получении отливки в двух опоках

Поверхности, формуемые стержнями, могут сместиться относительно поверхностей, формуемых моделью, из-за неточной установки стержня в форме (смещение b на рисунке 2). Наибольшей величины достигают смещения в верхней полуформе, где суммируются смещения полуформы и стержня.

В неблагоприятном случае (смещения стержня и полуформы направлены в противоположные стороны) колебания толщины вертикальных стенок в верхней полуформе, равные ± (а + b), превышают отклонения в нижней полуформе ± b примерно в 2 раза.

Припуски назначают в зависимости от наибольшего габаритного размера А отливки для различных расстояний L поверхности от базы.

В таблице 3 приведен тип производства в зависимости от годового выпуска отливок

Page 16: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица 3 - Годовой выпуск отливок от типа производства, шт.

Производство Масса отливки,

кг Еди-ничное

Мелко- серийное

Средне- серийное

Крупно- серийное

Массовое

Колебания размеров отливки имеют особое значение на участках сопряжения черных стенок с поверхностями, подвергающимися механической обработке. Точность механической обработки во много раз выше точности литейных размеров.

Возможности повышения производительности процессов литья, точности размеров и качества отливок расширяются при их изготовлении в автоматизированных комплексах, в которых используются новые механизмы для уплотнения смеси, применяются электронные схемы управления технологическими процессами и счетно-решающие устройства для выбора оптимальных режимов.

Page 17: Producerea semifabricatelor turnate

т – верхних; о – боковых; п - нижних

1 - верхняя опока; 2 - отливка; 3 – стержень; 4 – нижняя опока

Рисунок 3 - К определению величины припусков

на размеры отливки для различных поверхностей

Припуски для верхних поверхностей типа т имеют максимальные значения, поскольку точность таких поверхностей меньше, главным образом из-за скоплений в верхних припусках неметаллических включений, шлаков и других примесей, подлежащих удалению при механической обработке. Значения припусков для нижних п и боковых о поверхностей на 20—30 % меньше припусков для верхних поверхностей. Припуски для стальных отливок назначают на 25 и до 40 % больше чем для чугунных.

1 2 3 4

Page 18: Producerea semifabricatelor turnate

Прогрессивно применение покрытия литейной формы для поверхностного легирования отливок. Так карбидообразующие легирующие элементы (теллур, углерод, марганец) повышают износостойкость формы и устраняют рыхлость отливок; графитизирующие легирующие элементы (кремний, титан, алюминий) устраняют отбел, уменьшают остаточные напряжения и улучшают обрабатываемость отливок. Применение жидкоподвижных смесей при литье в песчаные формы повышает производительность труда, снижает трудоемкость изготовления формы и стержней от 3 до 5 раз, исключает ручной труд и позволяет полностью механизировать и автоматизировать производство изготовления форм и стержней независимо от их размеров, конфигурации и номенклатуры.

Точность размеров отливки характеризуют допусками на размеры, зависят которые от ее номинальных значений. Для оценки точности можно пользоваться квалитетами по ГОСТ 25347-82 (таблица 4).

Таблица 4 - Ориентировочные данные о требуемой точности размеров отливок

Определяемые неподвижными сопрягаемыми поверхностями типа отверстие — вал (например, крышки). Определяемые

Средняя 12-14

Габаритные: толщины стенок, ребер, фланцев (если к ним не предъявляются особые, требования)

Низкая Более 15

Применение роботов для нанесения покрытий, обсыпки блоков и в заливочных комплексах с телеуправлением обеспечивает защиту оператора от

Page 19: Producerea semifabricatelor turnate

воздействия пыли, дыма, тепла и брызг металла. При производстве крупных отливок применение регулируемого

охлаждения формы позволяет сократить продолжительность охлаждения в литейной форме отливок массой до 200 т в 2 раза по сравнению с естественным охлаждением.

Таблица 5 - Допуски размеров и шероховатость поверхности отливок

Сплавы отливок Литье

легкие цветные

тяжелые цветные и серый

чугун

ковкий, высокопрочный чугун, сталь

2 3 4

Под давлением

IT11-IT1З; доRа = 0,63 мкм

IT12-IT14; до Rа= 1,25 мкм и

грубее

В керамические формы и по выплавляемым моделям

IT12-IT14; доRа =

2,5 мкм

IT13-IT15; до Rz = 20 мкм

IT14-IT15; Rz=20 мкм грубее

В кокиль и под низким давлением без стержней и с песчаными стержнями; в песчаные формы, отверждаемые в контакте с оснасткой

IT13-IT17; доRг == 20 мкм

IT14-IT17; до Rг = 40 мкм

IT15-IT18; до Rг = 80 мкм

В песчаные формы, отверждаемые вне контакта с оснасткой; центробежное; в сырые и сухие песчано-глинистые формы

IT14-IT18; доRг == 40 мкм

IT15-IT19; до Rz = 80 мкм

IT16-IT20; Rг == 80 мкм и

грубее

Квалитеты точности для размеров отливок из черных сплавов (числитель) и из цветных сплавов (знаменатель) выбирают по таблице 6.

Page 20: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица 6 - Рекомендуемые квалитеты для размеров отливок из сплавов черных и цветных металлов

Производство Литье

Наиболь

. габаритн

размер

,мм

Автом

атезиров

анное

механи

зирова

нное

ручное

1 2

Под давлением До 315 Св. 315

- / IT11 - / IT12

- / IT12 - / IT13

- -

В керамические формы и по

До 315 Св. 315

IT13 / IT12 IT14 / IT13

IT14 / IT13 IT15 / IT14

-- --

В кокиль и под низким давлением

До 315 Св. 315

IT14 / IT13 IT15 / IT14

IT15 / IT14 IT16 / IT15

IT16 / IT15 IT17 / IT16

В сырые и сухие песчано-глинистые

формы

До 630 Св. 630 до 2500 Св 2500

IT15 / IT14

IT16 / IT16 IT17 / IT16

IT16 / IT15

IT17 / IT16 IT18 / IT17

IT17 / IT16

IT18 / IT17 IT19 / IT18

1.2.2 Основные правила для проектирования отливок Конструкция отливки считается технологичной, если она отвечает

требованиям литейного производства и техническим условиям изготовления. К требованиям литейного производства относят: возможность

изготовления отливки высокого качества доступными методами и приемами литейной технологии с учетом имеющегося оборудования.

Основные правила проектирования отливки следующие: 1) части ответственного назначения располагать в нижней части формы; 2) по возможности располагать отливку в одной (нижней) полуформе; 3) использовать минимально допустимое число стержней (по возможности не применять их);

4) по возможности не крепить стержни в верхней полуформе; 5) обеспечить хорошую вентиляцию стержней; 6) не допускать наличия жеребеек (приспособления для крепления стержней) в ответственной части отливки;

Page 21: Producerea semifabricatelor turnate

7) прибыли располагать только над массивными частями отливок или около них размещать боковые питающие бобышки;

8) не допускать наличия узких болванов (сужений) как в форме, так и в стержнях;

9) по возможности объединять заготовки с последующей их разрезкой. 1.2.3 Разработка и технология получения литой заготовки Технология производства отливок слагается из следующих основных

процессов: - изготовление моделей и стержневых ящиков; - приготовление формовочной и стержневой смеси; - изготовление форм и стержней; - сушка форм и стержней - расплавление металла и заливка формы; - выбивки отливок из форм и стержней из отливок. Разработка технологии состоит из выбора и обоснования материала

заготовки (отливки), способа литья, способа изготовления литейной формы, конструирования модели и стержневых ящиков, сушильных плит, литниковой системы, разработки последовательностей технологических операций формовки, сборки форм, заливки их металлом, очистки и обрубки отливок, методов и способов контроля качества литой заготовки.

1.2.4 Допуски размеров

Допустимые отклонения размеров отливок из сплавов черных металлов

и приведены в таблице 3.

Технологичность конструкций отливок характеризуется условиями формовки, заливки формы жидким металлом, остывания, выбивки, обрубки. На выполнение основных операций технологического процесса получения отливки влияют уклоны, толщина стенок, размерные соотношения стержней н другие условия. Большое влияние на технологию последующей обработки отливок оказывает наличие в них отверстий. При массовом производстве в отливках обычно получают отверстия диаметром свыше 20 мм, при серийном - диаметром свыше 30 мм и при единичном - диаметром свыше 50 мм.

Обрабатываемые отверстия некруглого профиля выполняют литьем, если диаметры вписанных окружностей соответствуют приведенным выше нормам.

Page 22: Producerea semifabricatelor turnate

Уступы шириной более 25 мм и выемки глубиной свыше 6 мм на мелких и средних отливках делают литыми. Если отношение толщины стенок составляет 1:2, то переходные поверхности оформляют в виде галтелей, а для извлечения моделей и болванов делают уклоны (таблицы 7, 8, 9).

Таблица 7 - Радиусы закруглений в отливках

Наименьшие значения параметров для литья Эскиз Параметр

в песчаные формы в кокили

R R1 с h

а/2 а+R

2\/b-а 8с

a/3 а+R 2\/b-а

R R1

(a+b)/4 R+(a+b)/2

(a+b)/6 R+(a+b)/2

R R1 и R2

C1

h1

C2

h2

а/2 (a+b)/4 2\/b-а

8с 1,5\/b-а

12с

а/3 (a+b)/6 2\/b-а

8с 1.5 \/b-а

12c Примечания 1 Значения радиусов литых галтелей принимать равными 1, 2, 3, 5, 8, 10, 15,

20, 25, 30,40 мм. 2 Число значений различных радиусов галтелей, применяемых в одной отливке должно быть минимальным.

a

b R

R1

Page 23: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица 8 - Формовочные уклоны наружных поверхностей моделей или

стержневых ящиков (по ГОСТ 3212-92)

Уклоны (не более) для моделей

Уклоны (не более) для моделей Измеряемая

высота поверхности модели, мм

Выплавляе

мых

Оболочковы

е Металли

ческих

Деревян

ны

х

Измеряемая высота поверхности модели, мм

Выплавляе

мых

Оболочковы

е ф Металли

ческих

Деревян

ны

х

До 20 Св. 20 до 50 » 50 » 100 » »100 » 200

0°20' 0°15' 0°10' -

0°45' 0°30' 0°30' 0°20'

1°30' 1°00' 0°45' 0°30'

3°00' 1°30' 1°00' О,45'

Св. 200 до 300 » 300 » 800 » »800 » 2000 » »2000

- - - -

0°20' - - -

О,30' 0°20' - -

0°30' 0°30' 0°20' 0°15'

Примечания 1 Формовочные уклоны выполняются: а) на обрабатываемых поверхностях — сверх припуска на механическую обработку путем увеличения отливки; б) на необрабатываемых поверхностях, которые не сопрягаются с другими деталями, путем одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки; в) на необрабатываемых поверхностях, которые сопрягаются с другими деталями, путем уменьшения, увеличения или одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки. 2 Уклоны местных небольших утолщений (бобышек, планок) следует принимать 30-45°. 3 В ребрах жесткости уклон следует делать до 5-8°.

Таблица 9 - Формовочные уклоны литейных болванов (по ГОСТ 3212-92)

Уклоны (не более) для моделей

Уклоны (не более) для моделей

Измеряемая высота пове- рхности

модели Н, мм Металли-ческих

Деревян-ных

Измеряемая высота пове- рхности

модели Н, ммМеталли-ческих

Деревян-ных

До 20 Св. 20 до 50 »

50 » 100

3° 2° 1°

3° 2°30' 1°30'

Св. 100 до 300 » 300 » 800 »

»800

0°45' 0°30'

-

1°00' 0°457

0°30'Примечания 1 Формовочные уклоны даны при d : h> 1. При соотношении d:h< 1, где d — диаметр или наименьшая ширина болвана, внутренние поверхности отливки могут быть выполнены стержнями. 2 Для болванов, снимаемых вместе с верхней опокой, формовочные уклоны могут быть увеличены в 2 раза. 3 Формовочные уклоны в стержневых ящиках рекомендуется выполнять равнозначными наружным уклонам

Page 24: Producerea semifabricatelor turnate

Предъявляемые к отливке требования по точности размеров зависят от ее функционального назначения, т. е. от условий, в которых литая деталь и ее отдельные элементы будут эксплуатироваться.

Рекомендуется следующее расположение полей допусков для размеров элементов отливки:

- односторонне — «в тело» для элементов отливки, расположенных в одной части формы и не подвергаемых механической обработке; при этом для охватывающих элементов типа «отверстие» - «в плюс», а для охватываемых типа «вал» — «в минус»;

- симметричное — для всех остальных размеров отливок, не подвергаемых, а также подвергаемых механической обработке.

Точность размеров отливок зависит не только от технологии производства, но и от наибольшего габаритного размера отливки и ее сложности. При этом в одной и той же отливке точность отдельных се элементов неодинакова, так как зависит от условий формирования этих элементов в форме. Классификация отливок по сложности предусматривает деление их на пять групп сложности.

Рисунок 4 - Виды отливок для классификации по группам сложности

(цифры у эскизов соответствуют группе сложности)

1) 2) 3)

4) 5)

Page 25: Producerea semifabricatelor turnate

К группе 1 относятся отливки простой геометрической формы: плоские, круглые или полусферические; наружные поверхности - гладкие или плоские с наличием невысоких ребер, бобышек, фланцев, отверстий, выступов и углублений. Наружные поверхности изготовляют без стержней или съемных частей. Внутренние полости неглубокие; выполняются преимущественно «болваном» или простым стержнем; внутренняя поверхность гладкая, без выступов или углублений (рисунок 4 - 1).

К группе 2 относятся отливки в виде сочетания простых геометрических тел, плоские, круглые или полусферические, открытой коробчатой формы. Наружные поверхности плоские и криволинейные с наличием ребер, буртов, кронштейнов, бобышек, фланцев с отверстиями и углублениями простой конфигурации с внутренними полостями большой протяженности или высокие. Отдельные части выполняются с использованием стержней (рисунок 4 - 2).

К группе 3 относятся отливки открытой коробчатой, сферической, полусферической, цилиндрической и других форм. Наружные поверхности — криволинейные и плоские с наличием нависающих частей, ребер, кронштейнов, бобышек, фланцев с отверстиями и углублениями сравнительно сложной конфигурации. Часть отливки выполняют с использованием стержней.

Внутренние полости отдельных соединений геометрических фигур — большой протяженности или высокие с незначительными выступами или углублениями, расположенными в одном и двух ярусах со свободными широкими выходами полостей (рисунок 4 - 3).

К группе 4 относятся отливки закрытой и частично открытой коробчатой и цилиндрической формы. Наружные поверхности - криволинейные и плоские с примыкающими кронштейнами, фланцами, патрубками и другими конструктивными элементами различной конфигурации. Многие части поверхности или вся поверхность могут выполняться стержнями. Внутренние части имеют сложную конфигурацию со значительными выступами и углублениями и расположены в один-два яруса и имеют один-два свободных выхода (рисунок 4 - 4).

К группе 5 относятся отливки закрытой коробчатой формы. Наружные поверхности - криволинейные, сложной конфигурации, с примыкающими и пересекающимися кронштейнами, фланцами, патрубками и другими конструктивными элементами. Для получения наружной поверхности могут применяться стержни. Внутренние полости имеют сложную конфигурацию с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами, с выемками и выступами (рисунок 4 - 5).

Page 26: Producerea semifabricatelor turnate

В зависимости от условий формирования элементов отливки в форме установлено три вида размеров (рисунок 5):

ВР1 — размеры элементов отливки, образованные одной частью формы или одним стержнем (рисунок 5 а - размеры L1, L2, d1, d2 и размер L);

ВР2 - размеры элементов отливки, образованные двумя полуформами, а также перпендикулярные плоскости разъема (рисунок 5 а размеры D1 , D2, и размер H);

ВРЗ — размеры элементов отливки, образованные тремя или более частями формы, несколькими стержнями или подвижными элементами формы, а также толщины стенок, ребер, фланцев (рисунок 5 б - размеры h1, h2 и размеры b1, b2, b3).

а—отливка, полученная со стержнями; б – отливка, полученная с болваном

1 – верхняя полуформа; 2 – нижняя полуформа;

1

2

3 4 5 5 6

Page 27: Producerea semifabricatelor turnate

3 – первый стержень; 4 – второй стержень; 5 – отливка; 6 - болван

Рисунок 5 - Размеры отливки со стержнем (а) и с болваном (б)

Точность размеров конкретной отливки (рисунок 6) зависит от ее сложности, наибольшего габаритного размера, вида размера и условий производства.

Рисунок 6 - Эскиз отливки ступица заднего колеса

Квалитеты точности для размеров отливок из черных и цветных сплавов выбирают по таблице 6.

Точность размеров отливки указывают непосредственно у каждого О 326

О 326

326326 326

Page 28: Producerea semifabricatelor turnate

размера или общей надписью.

1.3 Материал заготовок Основным материалом машиностроения являются металлы. Металлы – кристаллические тела, атомы которых расположены в

геометрически правильном порядке, образуя кристаллы. Все металлы подразделяются на два класса: 1) черные 2) цветные. К черным относят сплавы на основе железа (сталь, чугун). Основные

свойства черных металлов определяются количеством углерода. Сплавы с содержанием углерода до 2,14 % - стали, а выше – чугуны.

Цветные металлы подразделяют на тяжелые (Cu, Pb, Sn, Ni и др.), легкие (Al, Mg и др.), редкие (W, Md), благородные (Ag, Au, Pt).

Цветные металлы обладают многими ценными свойствами, которые определяют применение их в промышленности. Однако, вследствие большой трудоемкости при их получении и высокой стоимости, объем их потребления в машиностроении незначителен и по возможности их стараются заменить черными металлами, пластмассами и синтетическими материалами.

1.3.1 Свойства металлов При выборе материала для конструкции исходят из комплекса свойств,

которые подразделяют на механические, физико-химические, технологические и эксплутационные.

К механическим относят: - прочность; - твердость; - износостойкость; - пластичность. Прочность – способность материала сопротивляться деформации или

разрушению. Показателем прочности является предел прочности:

dδ = Р/ 0F где Р – нагрузка разрушения стандартного образца, Н;

0F - площадь поперечного сечения, мм2. Пластичность – способность твердых тел изменять форму и размеры без

разрушения под действием внешней нагрузки. Пластичность определяется максимальным относительным удлинением при разрыве:

δ = ((l- 0l )/l)100 %

Page 29: Producerea semifabricatelor turnate

где l - длина после разрыва, мм; 0l - первоначальная длина, мм.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела, например шарика.

Износостойкость – способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием поверхностного трения.

К физико-химическим свойствам относят: - температуру плавления; - плотность; - электро- и теплопроводность. К технологическим свойствам относят их способность поддаваться

различным способам обработки (литейные свойства, ковкость, свариваемость, обрабатываемость режущими инструментами).

1.3.1.1 Структура металла Все металлы, как и большинство твердых материалов, имеют

кристаллическое строение. Характерным признаком кристалла является твердое состояние до температуры плавления, причем плавление - процесс изотермический.

В кристаллической решетке можно выделить элементарный объем, состоящий из минимального количества элементарных частиц (атомов, ионов, молекул), который многократно повторяется.

От характера взаимодействия частиц зависят электрические, магнитные, тепловые, оптические свойства материала, его температура плавления, испарения и другие свойства.

Существует 7 разновидностей кристаллических решеток, а для металлов наиболее характерны три:

- объемно-центрированная кубическая (ОЦК), ее имеет Cr, W, Mo; - гранецентрированная кубическая (ГЦК), ее имеет Ni, Cu, Al; - гексагональная плотноупакованная (ГПУ), ее имеет Ti, Zn. Кристаллическая решетка характеризуется расстоянием по осям

координат (а, в, с - период решетки), углами между ними ( γβα ,, ) и секущей плоскостью, характеризуемой величиной обратной к периоду при пересечении с соответствующей осью, изменяется в пределах 0, 1 и 2, обозначается, например, (111) или (102).

Фактически, между атомами соединяющих линий нет, атомы соприкасаются электронными оболочками и находятся в постоянном движении (колеблются).

Всем кристаллам присуща анизотропия (неравномерность) свойств по разным направлениям, однако она сильно проявляется в монокристаллах.

Сплавы в большинстве своем представляют поликристаллы, причем каждый кристалл расположен хаотично, а в целом они образуют поликристалл, в котором отсутствует анизотропия свойств.

Page 30: Producerea semifabricatelor turnate

1.3.1.2 Методы исследования структуры металлов и сплавов Для изучения строения металлов и сплавов в современном

металловедении используют разнообразные методы исследования, наиболее часто применяют три метода:

- макроскопический; - микроскопический; - рентгено-структурный метод анализа. Макроскопический анализ применяют для изучения макроструктуры,

метод позволяет определить общую картину строения металла в больших объемах.

Макроанализ проводят по излому (хрупкий, вязкий, усталостный) и на специальных макрошлифах путем травления специальными реактивами (выявляется фазовая и химическая неоднородность, текстура деформации и дефекты, нарушающие сплошность металла).

Микроанализ применяют для изучения микроструктуры, а между ней и многими свойствами металла существует прямая качественна связь. Он позволяет определить величину и форму зерен, выявить структуру, характерную для некоторых видов обработки, обнаружить мельчайшие пороки металла (микротрещины, мельчайшие включения и т. д.). Для этого анализа готовят микрошлиф (шлифуют, полируют, подвергают травлению специальными реактивами или тепловым травлением (окислением)). Проводят исследования на металлографическом микроскопе, а также на электронном микроскопе в проходящем или отраженном (растровом) свете.

Рентгеноструктурный анализ: узкий пучок монохроматических рентгеновских лучей подают на исследуемый образец. Он отражается от атомных плоскостей, на фотопластине образуется система концентрических окружностей. Число и взаимное расположение окружностей и их интенсивность позволяют установить расположение атомов в кристаллическом теле и рассчитать расстояние между ними. Сравнивая рентгенограммы до и после обработки, можно выявить изменения в образце.

Наряду с указанными анализами проводят и физические методы исследования, т.к. по изменению физических свойств можно судить о превращениях в сплавах, которые протекают в сплаве при его обработке или изменении состава. Чаще рассматривают зависимость физических свойств от температуры состава и времени.

Термический анализ – по кривым нагрева или охлаждения наблюдают фазовые превращения.

Дилатометрический метод – основан на изменении объема при фазовых превращениях (наблюдается резкий изгиб прямой удлинения).

Электрометрический метод – измерение электросопротивления при фазовых изменениях скачек.

Также используют методы: магнитометрический, механических испытаний, радиоактивных изотопов (меченых атомов), люминесцентный, ультразвуковой.

Page 31: Producerea semifabricatelor turnate

1.3.1.3 Дефекты решетки Реальные кристаллы отличаются от идеальных наличием в них дефектов.

Такие дефекты называются дислокацией и они бывают: - нульмерные (точечные), - одномерные линейные, - двумерные поверхностные, - трехмерные объемные. Причиной дислокаций являются искажения кристаллической решетки,

проявляющиеся в виде лишнего атома - дислокация внедрения (рисунок 7 б), или его недостатка - дислокация вакансии (рисунок 7 в), либо наличие в решетке другого (примесного) атома - дислокация замещения.

а) – без дефектов; б) – дислокация «внедрения» и в) – «вакансии»

Рисунок 7 – Модель кристаллической решетки и виды дислокаций

а)

б) в)

Page 32: Producerea semifabricatelor turnate

У линейных дефектов их длина значительно больше толщины, у поверхностных – длина и ширина больше толщины, а у объемных дислокаций значительны длина, ширина и толщина (сколы, трещины). Дислокации существенно сказываются на свойствах материала.

Характерным признаком кристалла является твердое состояние до температуры плавления, причем процесс плавления происходит при постоянной температуре.

В реальном металле кристаллическая решетка состоит из огромного количества ячеек.

1.3.2 Физические методы контроля качества металлов Физические методы контроля качества металлов (дефектоскопия)

осуществляются без их разрушений. В основе методов лежат проникающие излучения. Метод позволяет выявить внутренние дефекты (газовые и усадочные раковины, не провар, трещины и т.д.) в готовых изделиях (слитках, сварных соединениях) без их разрушения. Используют рентгеновские и гамма лучи. Последние направляют на изделие, за которым находится устройство для регистрации интенсивности излучения прошедшего через изделие (фотопленка, светящийся экран, ионизационная камера). При наличии дефектов поглощение лучей будет не одинаковым по сечению, по различию судят о размерах и характере дефекта.

Другой вид дефектоскопии – магнитный контроль, выявляет на поверхности стальных изделий трещины, волосовины, неметаллические включения. В местах дефекта намагниченного изделия оседает магнитная суспензия (частицы 43OFe в трансформаторном масле).

Люминисцентный метод выявляет поверхностные дефекты (трещины, поры, рыхлость). Метод основан на усилении видимости дефектов при облучении их ультразвуковыми лучами и используют эффект свечения некоторых жидкостей. Изделия погружают в жидкость, потом лишнюю жидкость удаляют, поверхность посыпают порошком (тальком), порошок извлекает жидкость из полости дефекта и при его облучении ультрафиолетовыми лучами наблюдают свечение в темной комнате.

Ультразвуковой метод контроля основан на способности УЗК отражаться от поверхности внутренних дефектов, бывает: тепловой и эхо метод. Тепловой метод основан на ослабление интенсивности прошедших ультразвуковых колебаний. Его применяют для изделий простой формы (листы, трубы, подшипники скольжения).

Электроиндукционный метод контроля применяют для выявления поверхностных дефектов. Он основан на замере изменений возбуждаемых в металле вихревых токов под влиянием неоднородности металла.

Page 33: Producerea semifabricatelor turnate

1.3.2.1 Методы механических испытаний Все детали в процессе эксплуатации подвергаются воздействию внешних

сил в той или иной мере. Нагрузки, действующие на деталь во время работы, весьма разнообразны, и они могут растягивать деталь или сжимать ее, изгибать или создавать кручение. При этом воздействия могут осуществляться плавно, постепенно (статически) или мгновенно (динамически). Поэтому важным свойством материалов является прочность при данном виде нагружения. Она характеризуется максимальной нагрузкой, которую выдерживает материал не разрушаясь. Воздействуя на деталь, внешние нагрузки изменяют ее форму, то есть - деформируют.

Если к детали приложены сравнительно небольшие силы, под действием которых атомы в кристаллической решетке смещаются на расстояния меньше межатомных, то после прекращения действия внешней силы деталь принимает свою первоначальную форму, то есть атомы возвращаются в устойчивое положение, и деформация исчезает. Свойство материалов принимать первоначальную форму после прекращения действия внешних сил называется упругостью, а деформация, исчезающая после снятия нагрузки, получила название упругой.

Если к заготовке приложены большие усилия, под действием которых атомы в кристаллической решетке сместятся на расстояния больше межатомных, тогда они занимают новое устойчивое положение, соответствующее положению атомов соседнего ряда. После прекращения действия приложенной силы деформация не исчезает, и заготовка остается деформированной. Такая деформация называется пластической.

Способность материала деформироваться, под действием внешних нагрузок не разрушаясь, и сохранять измененную форму после прекращения действия усилий называется пластичностью. Таким образом, пластичность - это возможность металла изменять форму или деформироваться без нарушения целостности при обработке давлением.

Оценка качества металла при исследовании его пластичности производится визуально по состоянию поверхности. При этом проводят испытания на изгиб, испытания на перегиб лент, листов и полос толщиной до 4 мм, испытания на расплющивание, причем некоторые технологические пробы, используемые для исследования металлов, стандартизированы.

Материалы, не способные к пластическим деформациям, называются хрупкими. Такие материалы при значительной нагрузке или под действием ударных нагрузок разрушаются внезапно.

Для того, чтобы узнать, удовлетворяет ли деталь предъявляемым к ней требованиям, производят специальные испытания. Вид испытания и характер его проведения указывают в технических условиях или на чертеже детали. Наибольшее распространение получили следующие виды механических испытаний: на растяжение, на ударный изгиб и ударную вязкость, на выносливость, на твердость, на жаропрочность.

Page 34: Producerea semifabricatelor turnate

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться деформации и разрушению при воздействии внешних сил. Они зависят от рода материала, его обработки, внутреннего строения, формы изделия и ряда других факторов. Их определяют путем испытания образцов.

Испытания бывают: динамические, статические, циклические. Статические испытания – это испытания на растяжение, характеризуют

упругость и пластичность и определяют пределы пропорциональности. Испытания текучести и прочности, и испытание на твердость

(способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого более твердого тела) просты. Быстро проводятся и не разрушают изделия, поэтому широко используются.

Твердость по Бринелю определяют вдавливанием шарика. Ее обозначают НВ, значение твердости определяют расчетом по диаметру лунки оставленной шариком и приложенной нагрузки. Они также приведены в таблицах.

Твердость по Роквелу – вдавливают алмазный конус с вершиной 0120 или малый (∅1.59 мм) шарик, твердость определяют по глубине внедрения. Его проводят в два приема, сначала на малой нагрузке (10 кг), а затем основная нагрузка (90 кг для шарика, 60 и 140 кг для конуса). Обозначают HR с добавлением индекса шкалы (С, В, А). Для перевода твердости по Роквелу в твердость по Бринелю пользуются специальными графиками или таблицами.

Твердость по Виккерсу – твердость тонких поверхностных слоев, вдавливают четырехгранную алмазную пирамиду с углом 0136 малыми нагрузками (5, 10, 20, 30, 50, 100 и 120 кг), затем с микроскопом определяют площадь отпечатка по длине диагонали. Обозначают HV, единицы измерения совпадает с НВ и являются МПа.

Микротвердость – вдавливают алмазную пирамиду под нагрузкой от 1 до 200 гр. Используют для определения твердости тонких покрытий.

Испытание на ползучесть также относится к статическим испытаниям. Ползучесть – способность металла изменять, хотя и медленно, форму и размеры под действием сравнительно небольшой нагрузки и температуры. Испытания проводят в печи, нагружая образцы, и строят график «удлинение-время». По полученным данным определяют предел ползучести.

Испытания на ударную вязкость – наиболее применяемое испытание из всех динамических, позволяет определить степень сопротивления материала разрушению при ударной нагрузке. Испытания проводят на специальной установке. Образец сечением 10 х 10 мм надрезают с одной стороны на 2 мм, устанавливают на опоры поднимают маятник на определенную высоту и дают свободно падать. После разрушения образца маятник поднимается на определенный угол, по которому определяют (из таблиц) ударную вязкость ka .

Испытания на усталость. Усталостным разрушением называют явление разрушения металлов под действием повторных или знакопеременных напряжений, причем усталостное разрушение может наступить при значении напряжения меньше предела прочности и даже текучести. Сопротивление усталости называют выносливостью. Усталость наступает при превышении предела выносливости.

Page 35: Producerea semifabricatelor turnate

1.3.2.2 Технологические испытания Основные машиностроительные материалы - металлы и сплавы. Они

обладают многими свойствами, обусловленными, в основном, их внутренним строением. Изменяя строение металлов и сплавов можно изменять их свойства в необходимом направлении, то есть расчетливо управлять свойствами. Мягкий и пластичный металл или сплав можно делать твердым, хрупким и наоборот. Конструкционные материалы удобно рассматривать по группам с близкими свойствами и применением. Из них важнейшими являются сплавы железа. К какой группе должен относиться материал изделия, конструктор определяет до начала конструирования, как правило, без специальных расчетов, на основании представлений о размерах, форме, рабочих температурах, действующих нагрузках, способе изготовления и общей стоимости конструкции. Лишь после выбора группы материала возможно конструирование, уточнение способа изготовления и окончательный выбор марки материала.

1.4 Литейные сплавы и их применение

Литейные сплавы получают сплавлением двух или нескольких металлов и неметаллов. Такие сплавы должны обладать хорошей жидкотекучестью и теплопроводностью, повышенной пластичностью и др. Практическое значение литейных сплавов определяет то, что они по некоторым свойствам (прочности, твердости, способности воспроизводить очертания литейных форм, обрабатываемости режущим инструментом и др.) превосходят чистые металлы. Важное место в литейном производстве занимают сплавы с особыми физическими свойствами (например, электропроводностью, магнитной проницаемостью и др.).

Сплавы в зависимости от химического состава отличаются друг от друга температурой плавления, химической активностью, вязкостью в расплавленном состоянии, прочностью, пластичностью и другими свойствами. Для производства фасонных отливок применяют серые, высокопрочные, ковкие и другие чугуны, углеродистые и легированные стали, сплавы алюминия, магния, меди, титана и др.

1.4.1 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

Page 36: Producerea semifabricatelor turnate

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. За меру жидкотекучести принимают длину заполненной спирали в литейной форме, и она зависит от многих факторов. Например, повышение температуры заливки увеличивает жидкотекучесть всех сплавов. Чем выше теплопроводность материала формы, тем быстрее отводится тепло от залитого металла, тем ниже жидкотекучесть. Неметаллические включения снижают жидкотекучесть сплавов. На жидкотекучесть влияет химический состав сплавов: с увеличением в исходном материале содержания серы, кислорода и хрома жидкотекучесть снижается, а с повышением содержания фосфора, кремния, алюминия, углерода - увеличивается.

В зависимости от жидкотекучести сплава выбирают минимальную толщину стенок отливок. Например, при изготовлении мелких отливок из серого чугуна в песчаных формах минимальная толщина стенок составляет 3—4 мм, для средних — 8—10 мм, в для крупных — 12—15 мм; для стальных отливок, соответственно, 5—7, 10—12, 15—20 мм.

Усадка — процесс уменьшения объема отливки при охлаждении, начиная с некоторой температуры жидкого металла в литейной форме до температуры окружающей среды. Усадка протекает в жидком состоянии, при затвердевании в процессе кристаллизации и в твердом состоянии. Различают линейную и объемную усадки, которые определяют в процентах. Величина усадки сплавов зависит от их химического состава, температуры заливки, конфигурации отливки и других факторов. Наименьшую линейную усадку имеет серый чугун (0,9—1,3 %) и алюминиевые сплавы — силумины (0,9—1,3 %). Стали и некоторые сплавы цветных металлов имеют усадку от 1,8 до 2,5 %. Изготовлять отливки из сплавов с повышенной усадкой сложно, так как в массивных частях отливки образуются усадочные раковины и усадочная пористость. Для предупреждения образования усадочных раковин предусматривают установку прибылей — дополнительных резервуаров с расплавленным металлом для питания отливок в процессе их затвердевания.

Напряжения в отливках возникают вследствие неравномерного их

Page 37: Producerea semifabricatelor turnate

охлаждения и механического торможения усадки. Они характерны для отливок с различной толщиной стенок. При затвердевании температура отливки в массивных частях выше, чем снаружи или в тонких сечениях. Поэтому усадка в отдельных местах по величине различна, но так как части одной и той же отливки не могут изменять свои размеры независимо друг от друга, то в ней возникают напряжения, которые могут вызывать образование трещин или коробление. Для предупреждения образования больших напряжений и трещин необходимо в конструкции литой детали предусматривать равномерную толщину стенок, плавные переходы и устранять элементы, затрудняющие усадку сплава, а также использовать литейные формы и стержни повышенной податливости. Трещины довольно часто образуются в отливках из углеродистых и легированных сталей, сплавов магния и многих алюминиевых сплавов (подробнее о дефектах см. раздел 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.

Ликвация — неоднородность химического состава в различных частях отливки. Различают ликвации зональную и дендритную (внутризеренную). Зональная ликвация — это химическая неоднородность в объеме всей затвердевшей литой детали. Дендритная ликвация — химическая неоднородность в пределах одного зерна (дендрита) сплава. Ликвация зависит от химического состава сплава, конфигурации отливки, скорости охлаждения и других факторов.

1.4.2 Сплавы на основе черных металлов Статически нагруженные детали преимущественно изготавливают из

чугуна, так как он дешевле стали. В зависимости от состояния углерода в сплаве чугуны подразделяют на белые, серые, высокопрочные и ковкие.

Белые чугуны – в них весь углерод связан с железом в виде цементита. Подразделяют на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Из–за большого количества цементита эти чугуны твердые и хрупкие и для изготовления деталей машин практически не используются.

Page 38: Producerea semifabricatelor turnate

Серые чугуны - в них углерод представлен в виде пластинчатого графита. Приняты следующие марки: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 25, СЧ 35 (цифры показывают временное сопротивление при растяжении (в МПа), уменьшенное в 10 раз).

Серый чугун (состав в %: 2,8—3,5 С; 1,8—2,5 Si; 0,5—0,8 Мп; до 0,6 Р и до 0,12 S) имеет достаточно высокую прочность, высокую циклическую вязкость, легко обрабатываем и дешев. Недостатком серого чугуна является низкая ударная вязкость и хрупкость. Прочность серых чугунов обусловлена пластинчатой формой графитовых включений и прочностью металлической основы, которая носит название ферритной, перлитной, ферритно-перлитной. Наименьшую прочность имеет ферритная структура, а наибольшую — перлитная. Из серого чугуна изготовляют детали с повышенной прочностью, работающие при высоких нагрузках или тяжелых условиях износа (станины станков, корпуса и крышки редукторов, шкивы и другие отливки).

а) — серого; б) — высокопрочного; в) — ковкого

1 — пластинчатый графит; 2 — шаровидный графит;

а) б) в)

Page 39: Producerea semifabricatelor turnate

3 — хлопьевидный графит; 4 — феррит; 5 - перлит

Рисунок 8 - Схемы микроструктур чугуна

Высокопрочный чугун (состав в мас. %: 3,2—3,6 С; 1,6—2,9 Si; 0,4—0,9 Мп; не более 0,15 Р; не более 0,02 S; не менее 0,04 Мg) обладает высокой прочностью, пластичностью, хорошо обрабатывается. Высокие механические свойства этих чугунов получают обработкой расплавленного чугуна магнием или церием, при которой графит принимает шаровидную форму (рисунок 8 б). Высокопрочные чугуны имеют различную структуру металлической основы, в том числе ферритную, ферритно-перлитную, перлитную, что и обусловило их различную прочность. В высокопрочных чугунах графит имеет шаровидную форму (рисунок 8 б). Его марки ВЧ 35, ВЧ 45, ВЧ 60, ВЧ 80, ВЧ 100. Высокопрочные чугуны эффективно заменяют сталь во многих изделиях и конструкциях. Из него получают ответственные тяжелонагруженные детали: коленчатые валы, барабаны шахтных вагонеток, шатуны и др.

В чугунах с вермикулярным графитом до 40 % графита шаровидного, а остальной в вермикулярной форме (в виде мелких тонких прожилок). Маркируют их - ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40, ЧВГ 45.

По механическим свойствам эти чугуны занимают промежуточное положение между серыми и высокопрочными чугунами. Из них изготавливают (отливают) блоки, поршни, гильзы и крышки цилиндров.

В ковких чугунах (КЧ 30-6, КЧ 35-8, КЧ 37-12, КЧ 45-7, КЧ 60-3 и КЧ 80-1,5) графит имеет хлопьевидную форму. Первая цифра, как и в других чугунах, указывают уменьшенное в 10 раз значение временного сопротивления при растяжении (в МПа), а вторая - значение относительного удлинения в процентах. Ковкий чугун (состав в масс. %: 2,4—2,8 С; 0,8—1,4 Si; менее 1 % Мп; примерно 0,2 Р; примерно 0,1 S) по прочности превосходит серые чугуны и имеет высокую пластичность. Получают ковкий чугун при отжиге отливок из белого чугуна (в белом чугуне углерод почти полностью находится в связанном состоянии в виде Fe3C) в течение 30—60 ч при температуре 900—1050 °С. При отжиге образуется графит в виде хлопьев (рисунок 8 в). В зависимости от условий отжига ковкий чугун может быть ферритным, ферритно-перлитным и перлитным. Из ковких чугунов изготавливают детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, и способные принимать ударные и знакопеременные нагрузки (корпусов пневматического инструмента, ступиц, кронштейнов, звеньев цепей и других деталей).

Page 40: Producerea semifabricatelor turnate

Жесткие, прочные, стойкие к удару и нагреву детали изготавливают из конструкционной углеродистой или легированной стали. По назначению стали бывают конструкционные, инструментальные и специальные.

По качеству все стали подразделяют по содержанию серы и фосфора на обыкновенные (до 0,05 % S и 0,04 % Р), качественные (не более 0,04 % S и 0,035 % Р), высококачественные (не более 0,025 % S и 0,025 % Р) и особовысококачественные (не более 0,015 % S и 0,025 % Р).

Углеродистые стали (состав в масс. %: 0,12—0,6 С; 0,2—0,5 Si; 0,5—0,8 Мп; до 0,05 Р и до 0,05 S) имеют более высокие механические свойства, чем серый и ковкий чугуны. Структура литой стали состоит из перлита и феррита. Чем больше в ней перлита, тем выше прочность и ниже вязкость. Углеродистые стали применяют для изготовления различных цилиндров, станин прокатных станов, зубчатых колес и других изделий. Качественная углеродистая конструкционная сталь обозначается сотыми долями процента углерода, например, сталь 35 содержит 0,35 % углерода.

Легированные стали отличаются от углеродистых составом легирующих, т. е. дополнительно добавленных элементов (хром, никель, молибден, титан и др.) или повышенным содержанием марганца и кремния. Легирующие элементы придают стали высокую коррозионную стойкость, жаропрочность и другие специальные свойства. Легированная конструкционная сталь обозначается буквенно-цифровым индексом, например, сталь марки 45ХН2А. Цифра 45- сотые доли процента углерода, буквы - обозначение легирующих элементов Х - хром, Н - никель, цифра 2-процентное содержание элемента в легированной стали, никеля 2 %, отсутствие цифры после буквы указывает, что количество легирующего элемента (хрома) ~1 %, обозначение других легирующих элементов Г - марганец, С - кремний, В - вольфрам, Т - титан, Ю - алюминий, Д - медь, М - молибден, Ф - ванадий, Б - ниобий, Р - бор, К – кобальт. Значение буквы А в маркировке стали зависит от места ее написания. В начале шифра она обозначает автоматную сталь, в середине шифра – количество азота в сплаве, в конце шифра - высококачественную сталь. Из легированных сталей получают турбинные лопатки, коллекторы выхлопных систем, различную арматуру и прочие подобные детали.

Инструментальные стали бывают углеродистые, обозначают от У 7 до У 13 (цифры означают десятые доли процента углерода в сплаве) и легированные, например, 9ХС, ШХ9, ШХ15 и стали карбидного класса Х12М, Х6ВФ, в том числе и быстрорежущие (рапид) Р6М5 и Р18 (цифра после Р – процентное содержание вольфрама в сплаве).

Page 41: Producerea semifabricatelor turnate

1.4.3 Сплавы на основе цветных металлов

Алюминиевые сплавы обладают малой плотностью, высокой прочностью и пластичностью, их легко обрабатывать. Наиболее распространены сплавы алюминия с кремнием (силумины), которые обладают повышенной коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью и другими свойствами. Алюминиевые сплавы применяют при производстве блоков цилиндров, корпусов приборов и инструментов и т. п.

Магниевые сплавы обладают малой плотностью, высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью. Недостатком магниевых сплавов является низкая коррозионная стойкость. Для повышения механических свойств практически все магниевые сплавы обрабатывают (модифицируют) гексахлорэтаном, мелом и другими веществами. Из магниевых сплавов изготовляют корпусы насосов, приборов, инструменты и другие изделия.

Медные сплавы (бронзы и латуни) имеют сравнительно высокие механические и антифрикционные свойства, высокую коррозионную стойкость, хорошую обрабатываемость. Для изготовления отливок применяют оловянные и безоловянные бронзы и латуни. Безоловянные бронзы используют как заменители оловянных бронз.

По механическим, коррозионным и антифрикционным свойствам безоловянные бронзы превосходят оловянистые. Медные сплавы применяют при производстве арматуры, подшипников, гребных винтов, зубчатых колес и др. Алюминиевые, магниевые и медные сплавы широко применяют в приборостроении.

Page 42: Producerea semifabricatelor turnate

2 Способы изготовления отливок Основными способами изготовления отливок является литье в песчаные

формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в кокиль, под давлением и центробежное. Указанными способами можно изготовлять отливки в разовые формы (литье в песчаные формы, по выплавляемым моделям и в оболочковые формы) и в металлические формы (литье в кокиль, под давлением и центробежное).

2.1 Характеристика и классификация способов литья Существует много вариантов получения литых заготовок, каждый из

которых имеет свое назначение и область применения. Различают следующие виды форм: а) разовые – служат для получения только одной отливки, после чего их

разрушают. Для их изготовления используют песчано-глинистые смеси, в состав которых входит кварцевый песок от 85 до 90 %, огнеупорная глина от 8 до 14 %, вода и связующие (жидкое стекло, искусственные смолы и др.).

Разовые формы могут быть сырыми, сухими, поверхностно – высушиваемыми и химически твердеющими.

Литейная форма чаще всего состоит из двух полуформ (рисунок 9).

1 – штыри; 2, 13 - металлические рамки (опоки); 3 - литниковая чаша и стояк; 4 - рабочая полость формы; 5 - вентиляционные каналы;

Page 43: Producerea semifabricatelor turnate

6, 12 - стержневые знаки; 7 - стержень; 8 – верхняя и 11- нижняя полуформы; 9 – выступы на модели для стержневых знаков; 10 – модель

Рисунок 9 – Песчаная разовая форма в сборе

Полуформы верхняя 8 и нижняя 11 изготовлены из песчано-глинистой смеси в металлических рамках 2 и 13 (опоках). В нижней полуформе с помощью модели 10 образована рабочая полость 4 для получения отливки. Отверстие в отливке образует песчаный стержень 7, который прочно скреплен с формой с помощью стержневых знаков 6 и 12. Выступы 9 на модели предназна-чены для получения отпечатков стержневых знаков в форме.

Полуформы перед заливкой скрепляют штырями 1 или на верхнюю полуформу устанавливают груз. Для удаления газов, выделяющихся из песчано-глинистой смеси и расплава, при заливке в форме и стержне выполняют вентиляционные каналы 5. Расплав в рабочую полость формы заливают через литниковую систему — совокупность каналов, предназначенных для подвода расплава в полость формы и питания отливки при затвердевании.

б) полупостоянные – изготавливаются из смеси с высоким содержанием глины и высокоогнеупорных материалов. Их применяют чаще всего при производстве крупных и тяжёлых отливок простой конфигурации. При производстве отливок полость формы сохраняет свои очертания, получая лишь незначительные повреждения. Эти формы допускают многократную (до нескольких десятков раз) заливку металла с мелким ремонтом рабочей поверхности после получения каждой отливки.

в) постоянные – изготавливаются преимущественно из металла. Такие формы обеспечивают получение в одной форме нескольких тысяч, а иногда десятков тысяч отливок. Металлические формы – кокиль – применяют в серийном производстве, а также при специальных способах литья.

Область применения указанных способов определяется объемом производства, требованием по точности, шероховатости поверхности, технологическим свойствам литейных сплавов, экономической целесообразностью способа. Точность литых заготовок характеризуется величиной отклонения их по форме и размерам от размеров заданных чертежом. Чем меньше отклонение, тем точнее отливка.

Page 44: Producerea semifabricatelor turnate

2.2 Литье в разовые формы Способы получение отливок в разовых формах различны, в том числе: - литье в сухие и сырые песчано-глинистые формы, - литье в оболочковые формы, - литье по выплавляемым моделям, - литье по растворяемым моделям и др. Литые заготовки, полученные в разовых формах, отличаются обширной

номенклатурой и размерами. Допуски на размер находятся в пределах ± 0,5 до ± 0,7 мм, Для получения таких отливок необходима литейная форма. Ее изготовление - составляющее звено технологического процесса. В целом технологический процесс включает следующие операции:

- разработка технологии; конструирование модели и стержневого ящика; изготовление модели.и ящика;

- приготовление формовочной и стержневой смесей; изготовление литейных форм и стержней; плавка и подготовка металла; сборка литейных форм;

- заливка форм металлом; охлаждение отливок; выбивка отливок и стержней;

- очистка и обрубка отливок; - контроль качества отливок.

Page 45: Producerea semifabricatelor turnate

Процесс изготовления литейной формы называют формовкой, которая складывается из ряда операций, выполняемых с оснасткой.

Схема технологического процесса получения отливок в песчаных разовых формах показана на рисунке 10.

Рисунок 10 – Схема технологического процесса получения отливок в песчаных разовых формах

Page 46: Producerea semifabricatelor turnate

Для образования рабочей полости литейной формы используют оснастку, включающую модельный комплект. Модельный комплект — приспособления, включающие литейную модель, стержневые ящики (один или несколько), модельные плиты, модели литникковой системы. Оснастка содержит сушильные плиты, опоки и щитки.

Модель - формообразующее приспособление, которым получают отпечаток, соответствующий внешней конфигурации отливок. Их изготавливают из дерева, пластмасс или металла.

Стержневой ящик – приспособление, в котором изготавливают стержни из смеси песка и глины.

Сушильные плиты для стержней - приспособления, на котором сушат стержни для сохранения их формы.

Опоки - жесткие рамки, в которых формируют смесь, их, как правило, 2 и при сборке они образуют единую форму.

При получении формы необходим расчет модели и стержней, установку литниковой системы для подвода расплава, а также выпора для выхода газов.

2.2.1 Модели

Литейная модель (рисунок 11) — приспособление, при помощи которого в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации и размерам отливки.

Модели бывают неразъемные, разъемные и специальные. У литейной формы имеется рабочая часть – полость, в которой застывающий расплавленный металл приобретает очертания и размеры литой заготовки. Для получения в форме такой полости необходимо иметь модель. Конструкция модели должна обеспечить лёгкость выемки её из формы, поверхность модели должна быть прочной, не изменяться в размерах, противостоять влиянию влаги формовочной смеси.

Для чугунных отливок модели окрашивают в красный цвет, для стальных – в серый или синий, для цветных сплавов – в жёлтый. Стержневые знаки на модели окрашиваются в чёрный цвет.

Модели изготавливают из дерева, цемента, гипса, пластмасс, полистирола, стеариновых и металлических сплавов.

Наиболее широко применяют деревянные модели. Размеры модели превышают размеры деталей на величину усадки, которая составляет: для стали – 2 %, для чугунов – 1 %, для цветных сплавов от 1,2 до 1,5 %.

Неразъёмные модели служат для получения несложных отливок, формовка которых может осуществляться в одной из половин формы

Page 47: Producerea semifabricatelor turnate

(рисунок 11 а). Разъёмные модели применяются при производстве отливок более сложной конфигурации, состоящих из двух и более частей. Соединение половин модели производится с помощью шипов (рисунок 11 б).

а) – неразъемные; б) – разъемные

Рисунок 11 - Виды моделей

Деревянные модели изготавливают традиционными методами обработки древесины на деревообрабатывающих станках, что связано с определенными трудностями при необходимости получения на поверхностях сочетания сложных геометрических фигур.

Авторами работы разработаны способы получения моделей методом выжигания /13, 14/. На рисунке 12 показана модель токоподвода машины для контактной сварки изготовленная разработанным авторами способом.

1 –параболический участок рабочей поверхности контакта; 2 – цилиндрический участок; 3 – участок усеченного конуса;

4 - второй цилиндрический участок; 5 – шестигранный участок; 6 – модель

6

а)

б)

Page 48: Producerea semifabricatelor turnate

Рисунок 12 – Модель токоподводящего контакта машины контактной сварки

Способы заключаются в том, что рабочую поверхность моделей получают выжиганием нагретой мастер моделью.

Способ получения модели осуществляется следующим образом. Из деревянных досок или бруса вырезают контуры изготавливаемой модели. Изготавливают металлическую мастер-модель, которую затем нагревают в камерной печи до 700 0С и укладывают на изготавливаемую модель. За счет высокой температуры мастер модели в деревянной модели выжигается требуемая рабочая поверхность. При необходимости нагрев осуществляют в несколько приемов, причем, во время нагрева мастер модели с рабочей поверхности изготавливаемой модели удаляют сгоревшую и обуглившуюся древесину.

2.2.2 Стержни

Отверстия и полости в литых заготовках образуются с помощью стержней, которые вставляются в форму при её сборке. Конфигурация стержня соответствует конфигурации отверстия, полости. Стержни изготавливаются в стержневых ящиках из стержневой смеси, которая от формовочной смеси отличается повышенной прочностью, газопроницаемостью, противопригарностью. Деревянный стержневой ящик показан на рисунке 9, 13 в.

а) — литейная форма; б) — модель со стержневыми знаками;

в) — стержневой ящик

А - А

Page 49: Producerea semifabricatelor turnate

1 – нижняя и верхняя 2 полуформы литейной опоки; 3 - литейный стержень; 4 - металлические штыри; 5 – выпор; 6 - литниковая система

Рисунок 13 - Эскизы литейной формы и модельной оснастки

Стержневые ящики бывают неразъемные и разъемные. Ящик представляет собой коробку, открытую с одной стороны.

Рабочая полость ящика заполняется стержневой смесью.

Способ изготовления стержней зависит от типа производства. В мелкосерийном и единичном производстве сложные по форме и большие по размерам стержни изготовляют вручную в деревянных стержневых ящиках, а в серийном и массовом производстве — на специальных машинах в металлических стержневых ящиках.

Для удержания стержня в нужном положении, во время заливки формы металлом, его вставляют в специальные углубления в форме, которые образуются выступами на модели, так называемыми знаками (рисунок 13 – б).

Литейная форма (рисунок 13 а) представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, в которую заливают расплавленный металл.

Литейная форма обычно состоит из верхней 2 и нижней 1 полуформ, которые изготовляют в литейных опоках 7 — приспособлениях для удержания формовочной смеси. Верхнюю и нижнюю полуформы взаимно ориентируют при помощи металлических штырей 4, которые вставляют в отверстия приливов у опок. Для образования полостей, отверстий или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют при помощи выступов, входящих в соответствующие впадины в полости формы.

Модельная плита позволяет оформить разъем литейной формы. На ней располагают различные части модели, включая модели литниковой системы, и набивают одну из парных опок.

Page 50: Producerea semifabricatelor turnate

2.2.3 Литниковая система

Для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, обеспечения ее заполнения и подпитывания отливки при затвердевании (компенсации усадки) изготовляют литниковую систему 5 и 6 рисунок 13.

Литниковой системой (рисунок 14) называют каналы в форме, предназначенные для подачи в форму расплавленного металла. Литниковая система должна препятствовать попаданию неметаллических включений в тело отливки.

1 – литниковая чаша; 2 - стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатель; 5 - отливка

Рисунок 14 - Литниковая система

Литниковая система состоит из литниковой чаши 1, стояка 2,

шлакоуловителя 3, и питателей 4. Литниковая чаша 1 является сосудом, в который расплавленный металл поступает из разливочного ковша. Она служит для предотвращения разбрызгивания жидкого металла и размывания формы, смягчения удара струи металла. Стояк 2 - вертикальный канал в верхней полуформе, соединяющий литниковую чашу со шлакоуловителем 3. Шлакоуловитель – горизонтальный канал трапециевидного сечения, обычно выполняемый в верхней полуформе. Он служит для задержания шлака, неметаллических включений и облегчения заполнения формы металлом при наличии большого количества питателей 4. Питатель – канал, служащий для непосредственного подвода металла к полости формы.

Для вывода газов, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при ее затвердевании служит выпор 2 (рисунок 15), который выполняют в верхней полуформе над наиболее массивными частями отливки.

В форме предусматривают вентиляционные каналы для выхода газов, образующихся при заливке расплавленного металла. После извлечения модели форму отделывают и производят сборку опок. В зависимости от заливаемого металла, размеров и массы отливки применяют сырые, сухие и химически

5

Page 51: Producerea semifabricatelor turnate

твердеющие формы, которые изготовляют вручную, на формовочных машинах и на автоматических линиях формовки.

Для заливки массивных частей отливки и ее подпитки при охлаждении литниковая система кроме литниковой чаши 3 содержит воронки 2 на выпорах по которым подводят расплав к отливке (рисунок 15).

1 – шлакоуловитель; 2 – воронка и выпор; 3 – литниковая чаша; 4 - стояк; 5 – питатели; 6 – отливка с отверстием 7

Рисунок 15 – Вид отливки с литниковой системой

Литниковая система также содержит шлакоуловитель 1, питатели 5, соединяющих рабочую полость с чашей и стояком, выпоров 2, служащих для вывода газов из формы, контроля заполнения ее расплавом, а иногда и для заполнения форы расплавом.

2 4 3

6 5 1

6 7

Page 52: Producerea semifabricatelor turnate

2.2.4 Литейные (формовочные и стержневые) смеси Для изготовления литейных форм и стержней используют смеси.

Основными компонентами являются пески и глины, причем смеси должны соответствовать особым условиям (обладать прочностью, огнеупорностью, газопроницаемостью, пластичностью, податливостью, легкой выбиваемостью) оптимальной теплопроводностью, минимальной гигроскопичностью, высокой долговечностью, Компоненты смеси должны быть дешевыми и обладать способностью к регенерации. В зависимости от свойств применяемого литейного сплава, размеров и сложности поковки выбирают формовочные смеси. Основа смеси – песок (SiO2 – кварцит), связующие – глина, вода, пртивопригарные добавки (уголь, мазут), добавки, повышающие газовыделение (опилки).

Для изготовления разовых форм используют пески (кварцевые, кварцево-полевошпатные и глинистые), различные связующие (глину, жидкое стекло, органические и неорганические крепители), противопригарные (тальк, графит, каменный уголь), высокоогнеупорные (магнезит, шамот, асбест), некоторые специальные (чугунную дробь, каустическую соду) и вспомогательные (модельные пудры, разделительные жидкости, клей) формовочные материалы. Из формовочных материалов смешиванием их в определенном соотношении и заданной последовательности получают формовочные и стержневые смеси.

Формовочные смеси делят на облицовочные, наполнительные и единые. Смеси содержат неорганические материалы: кварцевый песок, огнеупорную глину. Из органических материалов в них добавляют опилки, каменноугольную пыль, которые снижают пригар формовочной смеси к поверхности отливки.

Для форм мелких (до 100 кг) и средних (101—1000 кг) отливок наиболее часто используют единую смесь, которую полностью перерабатывают после каждого употребления.

Для форм крупных отливок от 1001 до 5000 кг) применяют облицовочную и наполнительную смеси. Облицовочными называют такие смеси, которые непосредственно прилегают к поверхности отливки. Смесь приготовляют с применением свежих материалов, образующих в форме слой толщиной 20—50 мм. При заливке формы облицовочная смесь непосредственно соприкасается с расплавом и, следовательно, находится в более тяжелых условиях, чем наполнительная. Поэтому облицовочная смесь должна обладать высокой прочностью и огнеупорностью.

Page 53: Producerea semifabricatelor turnate

Наполнительной называют смесь, используемую для наполнения формы после нанесения на поверхность модели облицовочного слоя. В состав наполнительной смеси обычно входит от 90 до 98 % оборотной смеси и от 10 до 2 % свежих формовочных материалов.

Наполнительные смеси, поступающие после регенерации (переработки использованной формовочной смеси), применяют для изготовления остальной части формы. Наполнительные смеси должны обладать достаточной газопроницаемостью—способностью в уплотненном состоянии пропускать сквозь себя газы.

Формовочные и стержневые смеси используют для изготовления литейных форм. В качестве исходных формовочных материалов используют формовочный кварцевый песок различной зернистости, литейные формовочные глины и вспомогательные материалы (мазут, графит, тальк, древесную муку и др.). Формовочные смеси представляют собой многокомпонентное сочетание материалов, соответствующее условиям технологического процесса изготовления литейных форм. Их подразделяют на смеси для стальных, чугунных и цветных сплавов. Для изготовления отливок используют облицовочные, наполнительные и единые смеси.

Облицовочной называют смесь, из которой изготовляют рабочий слой формы. Рабочим называют слой, соприкасающийся с расплавленным металлом, и его наносят на литейную модель слоем толщиной от 15 до 30 мм. Такая смесь содержит от 50 до 90 % свежих формовочных материалов, а остальные 50—10 % — оборотная смесь, подготовленная для повторного употребления в качестве составляющей часта формовочной смеси.

Единой называют смесь, используемую одновременно в качестве облицовочной и наполнительной смесей. В состав этой смеси входит 85—90 % оборотной смеси и 15—10 % свежих формовочных материалов. Единую смесь используют при механизированном производстве отливок.

Стержневые смеси представляют собой многокомпонентное сочетание материалов, соответствующих условиям технологического процесса изготовления неметаллических литейных стержней.

Стержневые смеси для сложных стержней приготовляют из кварцевого песка с добавкой различных связующих материалов (олифы, сульфитно-спиртовой барды, синтетических смол и др.). Для простых крупных стержней

Page 54: Producerea semifabricatelor turnate

используют кварцевый песок с добавкой глины. Чтобы стержень не пригорал к отливке, в смесь вводят уголь, графит, мазут, а для обеспечения податливости стержней — древесные опилки и торф.

Широко применяют жидкие самотвердеющие смеси, обладающие способностью течь после приготовления и самопроизвольно отвердевать и упрочняться по всему объему. Такие смеси в течение 8—12 мин после приготовления обладают подвижностью и через 30—50 мин после заполнения стержневого ящика затвердевают. Формовочные и стержневые смеси должны обладать достаточной прочностью, высокой газопроницаемостью, пластичностью, достаточной огнеупорностью и податливостью, пониженной газотворной способностью и другими свойствами.

При приготовлении формовочных и стержневых смесей сушат и просеивают кварцевые пески и формовочные глины, удаляют брызги металла и каркасы стержней из отработанной смеси, перемешивают составляющее в специальных смесителях с последующим вылеживанием в отстойниках для равномерного распределения влаги и последующего разрыхления.

Page 55: Producerea semifabricatelor turnate

2.3 Изготовление отливок в разовых формах

Сущность способа литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, изготовленных из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.

а)—раскрытая изготовленная форма (в нижнюю полуформу вложен стержень); б)—чертеж обработанной детали; в) —разъемная деревянная модель

со стержневыми знаком; г) — разъемный деревянный стержневой ящик, д) — стержень из специальной смеси с металлической арматурой,

е) — отлитый тройник с литниковой системой 1 — литниковая чаша, 2— стояк литника, 3 - шлакоуловитель 4--питатель,

5—выпоры для удаления из формы воздуха и газов при заливке (с затвердевшим в них металлом)

Рисунок 16 – Элементы для формовки и отливка чугунного тройника

Page 56: Producerea semifabricatelor turnate

После затвердевания залитого металла и охлаждения отливки производят ее выбивку, очистку и обрубку.

2.3.1 Способы формовки

Изготовление песчано - глинистой формы для получения отливки осуществляют ручным или машинным способом.

2.3.1.1 Ручная формовка

Ручную формовку применяют в единичном и мелкосерийном производствах при изготовлении крупных отливок.

В большинстве случаев песчаные разовые формы изготовляют в парных опоках по разъемной модели. Последовательность выполнения основных технологических операций формовки в парных опоках показана на рисунке 17. Изготовление литейных форм — формовка — сводится к уплотнению формовочной смеси для получения точного отпечатка модели в форме и придания ей необходимой прочности.

а) — изготовление нижней полуформы; б) — изготовление верхней полуформы; в) — извлечение моделей из нижней подуформы; г) — извлечение

моделей из верхней полуформы; д) — сборка формы

Рисунок 17 - Последовательность операций формовки в парных опоках

Page 57: Producerea semifabricatelor turnate

Ручное изготовление формы – трудоёмкая и наиболее сложная операция, от которой в значительной мере зависит качество отливок и ее, в основном, используют в единичном и мелкосерийном производстве, а в серийном и массовом производствах – на машинах. Для каждого наименования отливки изготавливается своя литейная форма.

Кроме того, в парных опоках производят формовку по неразъемной модели (рисунки 18, 19).

Рисунок 18 – Неразъемная модель

Page 58: Producerea semifabricatelor turnate

а) – формовка в опоках; б) –– форма в сборе 1 – подмодельная плита; 2 – неразъемная модель; 3 – нижняя опока; 4 – подрез; 5 – выпор; 6 – литник; 7 – верхняя опока

Рисунок 19 – Формовка по неразъемной модели с подрезкой формы

Изготовление литейной формы в песчаном полу литейного цеха называют

формовкой в почве. Для формовки в почве приготовляют основание—постель, которая должна быть горизонтальной и хорошо отводить газы при заливке. Формовку в почве применяют для неответственных отливок простой конфигурации и небольшой высоты, а также при литье ответственных деталей сложной конфигурации, имеющих большие габаритные размеры и массу до 100 т и более. Для крупных отливок массой в несколько десятков тонн формы изготовляют в специальных в кессонах (ямах, дно которых находится ниже уровня пола цеха в формовочном плацу цеха со стенками и дном из железобетона и реже из кирпича).

Когда нужно быстро изготовить одну или несколько отливок больших размеров и сократить время и средства на изготовление модели, то формовку осуществляют в почве по шаблонам. Шаблоны — это профилированные доски, с помощью которых получают необходимую полость формы.

Наряду с обычной ручной формовкой в литейном производстве находит применение и машинная и механизированная формовка песчаных смесей.

а)

б)

7

Page 59: Producerea semifabricatelor turnate

Доля ручной формовки- 25-30 % литейного производства (ЛП), машинная формовка позволяет повысить производительность в 15 – 20 раз.

2.3.1.2 Машинные способы изготовления литейных форм

В современных литейных цехах ручная формовка полностью заменена машинной, производимой (преимущественно) в опоках по модельному комплекту, который устанавливают на столах формовочных машин. На формовочных машинах механизировано уплотнение смеси в опоке и извлечение модели из формы.

По способу уплотнения смеси формовочные машины делят на прессовые с верхним и нижним прессованием и машины, в которых смесь уплотняют пескометом или машины для прессования встряхиванием (рисунки 20, 21).

а) – верхнее и б) – нижнее прессование; в) - пескометом

1 – прессующий пуансон; 2 – опока; 3 – головка пескомета

Рисунок 20 – Схемы машинного уплотнения формовочной смеси

Page 60: Producerea semifabricatelor turnate

а) — заполнение опоки смесью, б) — верхнее положение стола при встряхивании; в) — нижнее положение стола при встряхивании;

1 - цилиндр; 2 — поршень; 3 — стол; 4 — модельная плита; 5 — опока; 6 — наполнительная рамка; 7 — выхлопные окна; 8 — торец цилиндра;

9 — канал впуска сжатого воздуха в стенке поршня; 10 — канал впуска сжатого воздуха в стенке цилиндра

Рисунок 21 - Схема процесса уплотнения смеси встряхиванием

Все способы изготовления форм можно объединить в две группы: опочная и безопочная формовка. Формы в опоках изготовляют на машинах преимущественно встряхивающего и прессового действия (рисунок 22).

Page 61: Producerea semifabricatelor turnate

1 – смесь; 2 – опока; 3 – модель; 4 – стол; 5 - станина машины служащая цилиндром; 6 – поршень; 7 – воздушный подводящий и 8 выхлопной канал

а) — встряхивающие машины; б) — машина с верхним прессованием; в) — машина с нижним прессованием; г) - диафрагменные машины;

д) - прессование многоплунжерной головкой

Рисунок 22 - Способы уплотнения формовочной смеси в опоках

На встряхивающих машинах (рисунок 22 а) уплотнение смеси 1 в опоке 2 на поверхности модели 3 происходит благодаря кинетической энергии ударов стола 4 о станину машины 5, которая одновременно служит цилиндром. Стол 4 соединен с поршнем 6, который поднимается сжатым воздухом, поступающим в цилиндр через канал 7. При поднятии поршня выше выхлопного канала 8 сжатый воздух выходит из полости цилиндра, поршень вместе со столом 4, моделью3 и опокой 2, наполненной смесью 1, падая, ударяется о станину машины 5. Для достижения желаемой плотности смеси циклы повторяются.

На прессовых машинах (рисунок 22 б и в), имеющих гидравлический привод, уплотнение смеси происходит моделью или верхней колодкой благодаря статическому воздействию их на формовочную смесь, помещенную в опоку. Уплотнение прессованием со стороны плоской или профильной колодки 5, закрепленной на верхней траверсе 6 машины, осуществляется с использованием наполнительной рамки 4, содержащей такое дополнительное количество смеси 7, которое необходимо для получения нужной плотности в опоке 2 над моделью 3.

Уплотнение прессованием со стороны модели 3 (рисунок 22 в) происходит за счет сжатия смеси 1 между моделью 3 и траверсой 6 машины. Предварительно модель 3 вместе со столом 4 опускается в станину 5 машины. Образовавшееся в станине 5 пространство и опока 2 заполняются смесью. После этого модель 3 столом 4 поднимается и спрессовывает смесь, прижимая ее к верхней траверсе 6 машины.

На пневматических прессовых машинах (рисунок 22 г) универсальным уплотняющим элементом является эластичная диафрагма 4, которая под воздействием сжатого воздуха в резервуаре 5 уплотняет смесь 1 в опоке 2 на поверхности модели 3.

Page 62: Producerea semifabricatelor turnate

Дифференциальное прессование многоплунжерной головкой изображено на рисунке 22 д. Прессующие колодки 9 уплотняют формовочную смесь 1 над моделью 3 (установленной на столе машины) в опоке 2 под действием жидкости 6, которая заполняет корпус 5 прессующей головки и оказывает давление на поршни (плунжеры) 7, связанные штоками 8 с прессующими колодками 9. Дополнительный объем формовочной смеси, необходимый для уплотнения, помещен в наполнительной рамке 4. Многоплунжерная прессовая головка дает возможность развивать высокие давления на формовочную смесь и равномерно уплотнять ее по всему сложному контуру модели.

При изготовлении форм применяют также машины с комбинированными методами уплотнения (прессование под высоким давлением в сочетании с пескодувным или встряхивающим прессованием с амортизацией удара). Для получения форм также используют и автоматические формовочные линии.

После уплотнения формовочной смеси в опоке тем или иным способом полученную полуформу снимают с модели. Для облегчения этого процесса к модельной плите подключают вибраторы. Извлечение модели из полуформы осуществляется разными способами: протяжкой, штифтовым съемом, поворотом модельной плиты, опрокидыванием стола машины.

В цехах массового производства отливок используют комплексные автоматизированные линии, где происходит изготовление и сборка форм, заливка их металлом, охлаждение и выбивка отливок из форм.

Машинная формовка — основной метод изготовления литейных форм в парных опоках — осуществляется по модельным плитам. Машинная формовка позволяет механизировать уплотнение формовочной смеси в опоках и удаление модели из формы (самые трудоемкие операции), а также произвести вспомогательные операции.

2.3.1.3 Пленочно-вакуумная формовка Новым направлением в ЛП является пленочно-вакуумная формовка. Она

исключает смесеприготовительный участок и обеспечивает безопасную формовку Сущность способа показана на рисунке 23.

Page 63: Producerea semifabricatelor turnate

1 – перфорированная плита; 2 – модель; 3 и 6 – эластичная пленка; 4 – опока; 5 – кварцевый песок

Рисунок 23 – Схема пленочно-вакуумной формовки

Перфорированную модель 2 устанавливают на перфорированную плиту 1

внутрь опоки 4 и накрывают эластичной пленкой 3, способной выдерживать без разрушения контакт с расплавленным металлом и обеспечивать чистую и гладкую поверхность отливке. Через модель и плиту отсасывается воздух, что способствует плотному прилеганию пленки к поверхности модели. После этого на поверхность пленки, обтянувшей модель, засыпают кварцевый песок 5 до верхнего края опоки 4. Для уплотнения песка применяют легкую вибрацию. Опоку 4, заполненную песком сверху, закрывают пленкой 6 и вновь отсасывают воздух из опоки, что приводит к уплотнению песка и плотному прилеганию пленки 6. Так изготовляют верхнюю и нижнюю полуформы, затем их собирают и заполняют металлом. Образовавшаяся отливка легко удаляется из песчаной формы, а наполнительный песок может быть многократно использован. При таком способе изготовления форм не требуется применения смесеприготовительного оборудования и дорогих материалов, входящих в состав формовочных смесей.

В зависимости от типа производства, размеров отливки сборку форм осуществляют на конвейерах, сборочных стендах или плацу (специально отведенная площадка в литейном цехе). Перемещение и установка тяжелых стержней и наложение тяжелых полуформ механизированы.

Наряду с машинным получением литейных форм в опоках широко применяют получение форм без опок.

Page 64: Producerea semifabricatelor turnate

2.3.1.4 Безопочная формовка

На автоматических линиях пространство между полумоделями заполняется формовочной смесью и прессуется, причем каждая из полумоделей представляет собой одну из частей полуформы (верхняя - нижняя, левая - правая), которые, как бы, поменяны местами. После поднятия полумодели образуется часть двухсторонней формы. Пространство, между спрессованными частями образует литейную полость. Многократные повторения операций позволяют получить заготовки для пакетов из двухсторонних форм.

Принцип получения безопочных форм и отливок в них представлен на рисунке 24.

а) – получение двусторонней формы; б) – сборка пакета; в) – заливка формы металлом

1 и 2 – полумодели; 3 – бункер; 4 – плунжер гидроцилиндра;

5 – задвижка бункера; 6 - пакет из сомкнутых двусторонних форм; 7 – заливаемый металл; 8 - ковш

А – двусторонняя форма; Б – исходная формовочная смесь; В – отливки

Рисунок 24 - Схема изготовления безопочных форм с вертикальным разъемом и отливок в них

Безопочная формовка отличается высокой производительностью и экономичностью. При таком способе изготовления форм достигается достаточная точность отливок, сокращаются производственные расходы на изготовление опок, сокращаются площади цеха из-за отсутствия транспортных операций по передаче опок от выбивки к машинам. Упрощаются процессы выбивки отливок из форм.

1 2 А В а) б) в)

Page 65: Producerea semifabricatelor turnate

Существует два типа автоматических машин, изготовляющих формы с вертикальным и горизонтальным разъемами. В безопочных формах может быть получена широкая номенклатура отливок, начиная от ключей дверных замков до блоков цилиндров двигателей малолитражных автомобилей.

Безопочные формы с вертикальным разъемом изготовляют на автоматах проходного и карусельного типов. Производительность первых автоматов достигает до 300 форм в час, а вторых – до 540 форм в час.

2.3.2 Специальные способы литья

В литейном производстве широко применяют специальные способы

изготовления отливок, имеющие ряд преимуществ по сравнению со способом литья в песчаные формы. К таким особенностям относятся: возможность механизации и автоматизации производственного процесса; улучшение условий труда; увеличение производительности; значительное снижение расходов формовочных материалов (а иногда полное исключение их из процесса литья) и получение отливок с минимальными припусками на механическую обработку.

К специальным видам литья относят литье в оболочные формы, литье по выплавляемым моделям, литье в кокиль, литье под давлением, центробежное, непрерывное и полунепрерывное литье, а также литье в керамические разъемные формы, литье вакуумным всасыванием, литье выжиманием, литье с направленной кристаллизацией, жидкая штамповка.

2.3.2.1 Литье в оболочковые формы

Оболочковая форма представляет собой две скрепленные рельефные полуформы с толщиной стенок от 5 до 15 мм. Технологический процесс получения оболочковой формы показан на рисунке 25.

Page 66: Producerea semifabricatelor turnate

1 - модельная плита; 2 – пульверизатор; 3 - электрическая печь;

4 - поворотный бункер; 5 - песчано-смоляная смесь; 6 - образовавшаяся оболочка; 7 – толкатели; 8 – опорная плита

Рисунок 25 - Последовательность изготовления оболочковых полуформ

Формовка состоит из следующих операций:

1) очистка металлической модельной плиты 1 и покрытие ее из пульверизатора 2 специальным термостойким разделительным составом для легкого отделения и снятия оболочки с плиты;

2) нагрев модельной плиты в электрической печи 3 до температуры 220—250 0С;

3) установка и закрепление нагретой модельной плиты на поворотном бункере 4, содержащем песчано-смоляную смесь 5;

Page 67: Producerea semifabricatelor turnate

4) поворот бункера с моделью на 180°, нанесение песчано-смоляной смеси на нагретую модельную плиту и формирование оболочки;

5) возврат бункера с модельной плитой в исходное положение, удаление излишней песчано-смоляной смеси и снятие плиты с образовавшейся на ней оболочкой 6 с бункера;

6) поворот модельной плиты на 180° и установка ее в электрическую печь 3 для окончательного отвердения оболочки при температуре до 350 °С в течение времени до 180 с;

7) съем оболочки с модельной плиты с помощью толкателей 7 с опорной плиты 8.

Аналогичным образом изготовляют вторую (парную) полуформу.

Такие формы изготовляют из песчано-смоляной смеси на специальных полуавтоматических и автоматических машинах. Изготовление оболочковых форм основано на свойствах термореактивной смолы, плавиться при нагревании и обволакивать зерна песка. Затем смола затвердевает, связывая зерна песка, образует прочную оболочку.

В полученные оболочковые полуформы устанавливают стержни. Соедение полуформ производят по фиксаторам, с помощью скоб, струбцин или склеиванием. Перед заливкой крупных отливок нижние полуформы обкладывают металлической дробью или песком, а верхние—нагружают, чтобы предупредить их размыкание. После охлаждения отливки ее выбивают из формы и направляют на последующую обработку.

Литье в оболочковые формы обеспечивает получение точных отливок с чистыми (гладкими) поверхностями, уменьшение расхода формовочных материалов, сокращение производственных площадей, высокую производительность труда при изготовлении форм, возможность длительного хранения оболочковых форм и стержней, экономию металла из-за уменьшения расхода его на литниковую систему и прибыли, сокращение длительности процессов обрубки и очистки. При этом способе получения отливок расход формовочных материалов в 20 раз меньше, чем при литье в сырую формовочную смесь.

Page 68: Producerea semifabricatelor turnate

К недостаткам литья в оболочковые формы относят высокую стоимость смолы, оснастки, оборудования, длительность доводки процесса. Способ литья в оболочковые формы применяют только в условиях крупносерийного и массового производства.

Кроме оболочковых форм этим способом изготовляют оболочковые стержни, при изготовлении которых используют нагреваемые металлические стержневые ящики. При сборке форм полуформы склеивают специальным клеем на прессах, что обеспечивает высокую прочность шва.

В промышленности внедрены многопозиционные автоматические машины и автоматические линии изготовления оболочковых форм и стержней. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность отливок, малую шероховатость поверхности, снижает расход формовочных материалов и объем механической обработки, повышает производительность труда. В оболочковых формах изготовляют отливки массой от 0,20 до 50 кг и толщиной стенок от 3 до 15 мм из всех литейных сплавов для приборов, автомобилей, тракторов, металлообрабатывающих станков и др.

2.3.2.2 Литье по выплавляемым моделям

Отливки по выплавляемым моделям характеризуются высокой точностью

(допуски на размеры от ± 0,075 до ±0,2 мм) и возможностью получения сложных отливок. Модель получают из легкоплавкого материала, ее покрывают пленкой из огнеупорного материала. Затем из оболочки выплавляют модель. Оболочку прокаливают для придания прочности и огнеупорности, а затем заливают металлом. Основными составляющими выплавляемых моделей является парафин, стеарин, воск. Для изготовления выплавляемой модели легкоплавкий пастообразный состав запрессовывают в металлическую разъемную пресс-форму, изготовленную обычно из стали или алюминиевых сплавов, реже из гипса или пластмасс, и имеющую полость, которая по конфигурации и размерам точно соответствует модели отливки. После затвердевания модельного состава форму раскрывают и из нее извлекают модель.

Таким образом, изготавливают в условиях массового производства в одной пресс-форме несколько моделей, соединенных каналами литниковой системы. Затем отдельные модели 3 (звенья) устанавливают на металлический стояк 1 (рисунок 26 а) центральными втулками литниковых каналов 2. Нижнюю часть стояка закрывают колпачком 4, который изготовляют из модельного состава и припаивают к литнику верхней модели (звена).

Page 69: Producerea semifabricatelor turnate

а) - собранный блок выплавляемых моделей; б) - неразъемная форма в сборе

1 – металлический стояк; 2 – центральные втулки литниковых каналов; 3 – модели; 4 – колпачок; 5 – неразъемная форма; 6 – опока; 7 – засыпка песка

Рисунок 26 – Схемы формы для получения отливок по выплавляемым моделям

Сверху на металлический стояк устанавливают модель литниковой воронки. Собранный блок покрывают 3—4 раза тонким слоем обмазки, которая состоит из огнеупорного пылевидного кварца и связующего материала (обычно гидролизованного раствора этилсиликата).

После каждого покрытия модель для упрочнения посыпают сухим мелким кварцевым песком и сушат. Полученная таким образом оболочка имеет толщину 3—5 мм. После сушки из моделей извлекают металлический стояк, а легкоплавкие модели вытапливают из оболочковых форм. Для этого используют горячую воду, имеющую температуру около 90 °С, или производят выплавление в расплаве модельного состава, паром, горячим воздухом. В ряде

Page 70: Producerea semifabricatelor turnate

случаев модели выжигают или растворяют.

Неразъемную форму 5 (рисунок 26 б) устанавливают в опоку, засыпают песком 7 и помещают в электропечь для прокаливания при температуре от 850 до 900 °С до необходимой прочности и выжигания остатков модельного состава. Затем нагретую форму подают на заливку. После охлаждения отливки ее выбивают из формы и направляют на последующую обработку.

Литье по выплавляемым моделям применяют для получения отливок, конфигурация которых при изготовлении их из сортового металла или поковок потребовала бы большой и сложной механической обработки. Этим способом изготовляют отливки с толщиной стенок от 0,5 до 10 мм и массой от 2 г до 100 кг. Наиболее экономично применение литья по выплавляемым моделям в серийном и массовом производстве мелких стальных отливок.

1 – деталь; 2 – металлическая форма для получения выплавляемой модели 3; 4 – блок выплавляемых моделей с литниковой системой; 5 – модели с огнеупор-

ным покрытием; 6 - керамическая оболочка формы; 7 – опока; 8 - засыпка; 9 – форма с отливками

Рисунок 27 - Схема технологического процесса изготовления формы и

отливок по выплавляемым моделям

Металлическую пресс-форму 2 изготавливают по размерам детали 1 с учетом усадки модельного состава и сплава. Внутрь рабочей полости пресс-формы при помощи шприцев через литниковые каналы запрессовывают модельный состав. После кристаллизации состава пресс-форму раскрывают и модель 3 извлекают. Отдельные модели собирают в блоки 4 с общей литниковой системой при помощи пайки. В одном блоке может быть несколько десятков и даже сотен моделей.

Page 71: Producerea semifabricatelor turnate

Процесс нанесения огнеупорного покрытия состоит из ряда повторяющихся операций: покрытие обмазкой, обсыпка огнеупорным материалом и сушка слоя. На модели наносят три-четыре огнеупорных слоя. Блок моделей 5 с огнеупорным покрытием поступает на выплавку модельного состава. Выплавляют модельный состав горячим воздухом, паром или в ваннах с горячей водой. В результате из керамической оболочки 6 вытекает расплавившийся модельный состав, оставляя пустоты. Затем оболочку прокаливают при температуре 850 ± 20 °С в электрических или газовых печах с предварительным помещением их в опоки 7 и засыпкой опок песком 8 (или погружением в кипящий слой кварцевого песка). Прокалка форм способствует их упрочнению, повышению газопроницаемости и удалению остатков мо-дельного состава. Прокаленные формы заливают металлом сразу после прокалки или после их охлаждения следующими способами: свободной заливкой из разливочного ковша или из носка печи; заливкой под давлением воздуха или инертного газа для повышения заполняемости формы, центробежной заливкой в вакууме или в атмосфере для получения отливки с плотной структурой.

После кристаллизации сплава отделяют огнеупорную оболочку от отливки и отливку от стояка. Для этого используют вибрационные автоматические установки. Отделив отливку от стояка, ее направляют в очистной барабан для удаления остатков огнеупорной керамической оболочки в щелочном растворе. Стальные отливки подвергают нормализации в печах с защитной атмосферой. Термическая обработка преследует цель улучшить структуру отливки, снизить твердость, повысить ее механические свойства, улучшить обрабатываемость резанием и снизить литейные напряжения. После этого отливки сортируют и проверяют их качество.

2.3.2.3 Литье по газифицируемым (выжигаемым) моделям Сущность способа получения отливок по выжигаемым моделям

заключается в том, что модель, приготовленную из вспенивающихся полимеров (пенополистирола) не извлекают из формы перед заполнением ее металлом, она сгорает при контакте с расплавленным металлом. Модель формуют в формовочной смеси. Дальнейшие операции общие для литейного производства.

Отливки по газифицируемым (выжигаемым) моделям изготовляют при всех масштабах производства: от крупных штампов, станин до мелких сложных заготовок. Сущность способа заключается в том, что модель, изготовленную из вспенивающихся полимеров, из литейной формы не извлекают перед заполнением ее металлом. Металл, заливаемый непосредственно на модель через литниковую систему, газифицирует (выжигает) ее, освобождая полость формы. Полученная таким образом отливка точно соответствует конфигурации

Page 72: Producerea semifabricatelor turnate

выгоревшей модели.

Выжигаемые модели изготовляют из вспенивающегося полистирола (пенополистирола) — синтетического полимера, имеющего форму гранул размером 0,2—4 мм. Модели для мелких отливок изготовляют в пресс-формах. Гранулы пенополистирола после предварительной тепловой обработки загружают в пресс-формы, внутренняя полость которых по конфигурации соответствует будущей модели. Пресс-формы нагревают паром или горячей водой, в результате чего пенополистирол вспенивается и спекается, приобретая очертания внутренней полости пресс-формы. После охлаждения пресс-форму раскрывают по плоскости разъема и из нее извлекают выжигаемую пенополистироловую модель.

Модели перед формовкой покрывают слоем противопригарной краски толщиной не менее 0,2 мм. При необходимости легирования поверхностного слоя отливок, на поверхность моделей наносят слой, содержащий легирующие элементы (теллур, хром и др.).

В единичном и мелкосерийном производствах модели для крупных отливок изготовляют из плит и блоков пенополистирола, как показано на рисунке 28.

1 – деревянный каркас; 2 – листы пенополистирола

Рисунок 28 – Схема изготовления газифицируемой

(выжигаемой) модели для крупной отливки

Page 73: Producerea semifabricatelor turnate

На деревянном каркасе 1 собирают все элементы модели из листов пенополистирола 2. Сложные элементы моделей изготовляют отдельно, а затем склеивают между собой, сваривают горячим воздухом и т. п. На модели предусмотрены припуски на усадку металла и механическую обработку.

2.4 Изготовление отливок в огнеупорных формах Огнеупорные литейные формы выдерживают без разрушения

многократное заполнение металлом. Такие формы изготовляют из керамических смесей, графита, шамота, бетона и других огнеупорных материалов. В керамических формах получают отливки из черных и цветных сплавов повышенной точности. Масса отливок может быть от нескольких килограммов до нескольких тонн. Керамическая форма несложной конфигурации может быть заполнена алюминиевым сплавом до 10 раз. Керамическую форму изготовляют по постоянным металлическим моделям, на поверхность которых наносят формовочную смесь, состоящую из пылевидной или зернистой основы, связующих веществ, отвердителей и различных добавок. Уплотненная смесь прокаливается при температуре 800—850 °С и становится газопроницаемой и прочной. Для изготовления форм повышенной точности в качестве основы применяют материалы, расширяющиеся при нагреве не более 0,2—0,4 %: плавленый кварц, циркон, высокоглиноземистый шамот, обожженный магнезит, электрокорунд, форстеррит, сильмонит с корундом. Связующими веществами являются этилсиликаты, жидкое стекло, фосфатные связующие, соли хрома, кальция, алюминия.

Отвердителями служат едкие щелочи калия и натрия, порошкообразный магнезит или магнезия, смешанные с водой, карбонаты алюминия, пепиридин.

Добавки необходимы для повышения газопроницаемости форм. При выгорании или испарении добавок в процессе прокалки в форме остаются поры или мелкие каналы, через которые выходят газы. В качестве таких добавок к формовочной смеси используют дибутилфталат и пепиридин, который одновременно выполняет функции отбеливателя.

2.5 Изготовление отливок в многократных (металлических) формах Изготовление отливок в многократных формах (выдерживающих

несколько сот или тысяч раз использования) имеет свои особенности: - их изготавливают, из металлов обладающих высокой жесткостью и

прочностью, с точными размерами, малой шероховатостью и, как правило, сложной конструкцией;

- интенсивность охлаждения отливок в металлических формах в 3-5 раз выше, чем в песчано-глинистых;

Page 74: Producerea semifabricatelor turnate

- получаются отливки с повышенной точностью (с минимальными припусками на механическую обработку);

- сокращается расход металла на литниковую систему; - сокращаются затраты на приготовление и использование смесей и на

завершающие операции; - трудоемкость снижается на 40-50 %. 2.5.1 Виды литья в металлические формы Литье в металлические формы включает в себя литье в кокиль, литье под

давлением (высоким и низким), жидкую штамповка (штамповка в период кристаллизации), литье вакуумным всасыванием, литье с направленно-последовательной кристаллизацией, литье выжиманием, центробежное, а также непрерывное и полунепрерывное литье, литье методом жидкой прокатки.

2.5.1.1 Литье в кокиль Сущность способа литья в кокиль заключается в получении отливок из

расплавленного металла в металлических формах — кокилях. Рабочая поверхность кокиля покрывают огнеупорными материалами и красками. Допуски на отливки в кокиль от 0,2 до 0,4 мм. Срок службы кокиля определяется материалом (температурой плавления) отливки. Для отливок из стали может доходить до 1000 шт.; из чугуна и меди - десятки тысяч; из сплавов алюминия и магния - сотни тысяч штук. По конструкции кокили бывают неразъемные и разъемные. Разъемы могут горизонтальными и вертикальными (рисунок 29 и 30). Для прочного соединения полуформ используют замки. Полости и каналы в полуформах образуют литую форму. При необходимости в кокили вставляют металлические (рисунок 31) или песчано-глинистые стержни для обеспечения получения отверстий в полученной заготовке (отливке).

Формирование отливки происходит в условиях интенсивного отвода теплоты от расплавленного металла и от затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивному металлическому кокилю.

а) — вытряхной кокиль; б)—с вертикальным

Page 75: Producerea semifabricatelor turnate

разъемом; в) — с горизонтальным разъемом

Рисунок 29 - Конструкции кокиля

Отливки с простой конфигурацией изготовляют в вытряхных кокилях (рисунок 29 а). Несложные отливки с небольшими выступами и впадинами на наружных поверхностях изготовляют в кокилях с вертикальным разъемом (рисунок 29 б). При изготовлении крупных, простых по конфигурации отливок используют кокиль с горизонтальным разъемом (рисунок 29 в). Кокиль с комбинированным разъемом применяют при изготовлении сложных отливок. Полости в отливках оформлены песчаными или металлическими стержнями. Металлические стержни удаляют из отливки до извлечения ее из кокиля, после образования прочной корки в отливке.

1 – нижняя плита; 2 – каналы для заполнения форы металлом;

3 и 6 – замковая часть кокиля; 4 и 5 – полуформы; 7 – отливка (поршень)

Рисунок 30 - Устройство кокиля с вертикальным разъемом

(в раскрытом положении) и отливка, полученная в этом кокиле

Литье в кокиль - это свободная заливка расплавленного металла под

действием гравитационных сил в металлические литейные формы называемые

7

Page 76: Producerea semifabricatelor turnate

кокиль. Расплавленный металл в форму подводят сверху, снизу или сбоку. Если металл заливают снизу, то осуществляют сифоном, сбоку—через щелевидный питатель или питатели, расположенные на нескольких уровнях. Для удаления воздуха и газов по плоскости разъема кокиля прорезают вентиляционные каналы. Отливки из полости кокиля извлекают выталкивателями. Заданный тепловой режим литья обеспечивает система подогрева и охлаждения кокиля. Кокили изготовляют из серого и высокопрочного чугунов, стали и алюминиевых сплавов. Их изготавливают литьем, механической обработкой и другими способами.

Технологический процесс изготовления отливок в кокиле включает нагрев кокиля до 150—300 0С, нанесение на рабочую поверхность слоя теплоизоляционного покрытия толщиной 0,3—0,8 мм, установку стержней, соединение и скрепление частей кокиля, заливку расплавленного металла, выдержку для затвердевания залитого металла, раскрытие формы и выбивку отливки. Для уменьшения скорости затвердевания и охлаждения отливки, а также для повышения стойкости кокиля на его рабочую поверхность наносят теплоизоляционные покрытия, приготовленные из огнеупорных материалов (кварцевой муки, талька, графита и др.) и связующего материала (жидкого стекла).

1 – нижняя плита; 2 – стержни для получения боковых отверстий в отливке; 3 и

6 – полуформы; 4 – боковые и 5 – внутренняя часть стержня для получения полости в отливке; 7 – литниковая система Рисунок 31 - Сечения кокиля со стержнями

Все операции технологического процесса механизированы и

автоматизированы. Применяют однопозиционные и многопозиционные автоматические кокильные машины и автоматические кокильные линии изготовления отливок. Литье в кокиль позволяет сократить, а во многих случаях полностью исключить расход формовочных и стержневых смесей, а также трудоемкие операции формовки и выбивки форм, повысить точность

А А

А - А

Page 77: Producerea semifabricatelor turnate

размеров отливок и уменьшить шероховатость поверхности, снизить объем механической обработки отливок. Литье в кокиль позволяет получать разнообразные отливки с толщиной стенок от 3 до 100 мм и массой от 0,1 до 500кг. Литье в кокиль применяют при изготовлении корпусов приборов, деталей двигателей внутреннего сгорания и других деталей из чугуна, стали и сплавов цветных металлов.

Литье в облицованный кокиль - процесс, при котором получают крупные и точные отливки из черных сплавов. Жесткая конструкция кокиля обеспечивает стабильность размеров и точность литых заготовок. В результате быстрого охлаждения на поверхности чугунных заготовок получается слой (Fe3С) - местный отбел чугуна, который либо снимают отжигом, либо используют конструкционно. Кокильное литье используют в серийном и массовом производствах.

2.5.2 Литье под давлением

Литье под давлением является процессом получения отливок в

металлических формах (пресс-формах) при котором заливка расплавленного металла в форму и формирование отливки осуществляются под давлением в условиях интенсивного отвода теплоты от залитого металла и от затвердевающей отливки к массивной металлической пресс-форме. Литье под давлением подразделено на два класса – литье под высоким (от 50 до 200 МПа) и под низким давлением. Последнее литье конкретизируют в названии

Литье под давлением (высоким) - это такой способ получения отливок в металлических формах, при котором жидкий металл через каналы, соединяющие рабочую полость пресс-формы с камерой прессования машины, поступает из последней в рабочую полость. Она по своим очертаниям соответствуют отливке. Разъем полуформ осуществляться в вертикальной или горизонтальной плоскостях (рисунок 32), а для сложных отливок и в обеих плоскостях. Первый разъем предпочтительнее, так как заготовка выпадает из пресс-формы при ее раскрытии под действием силы тяжести.

а)б)

Р

6 5 4 2 5 3 1123456

Р

Page 78: Producerea semifabricatelor turnate

а) – вертикальный; б) - горизонтальный

1 – пуансон (плунжер); 2 - каналы для нагрева или охлаждения; 3 - напорная камера;4 - литник; 5 – перерабатываемый материал (отливка); б -

формообразующая часть формы; 7 – выталкиватель Рисунок 32 – Схемы разъема форм при литье под давлением

Допуски на размеры для данного способа ±0,075- ± 0,018 мм. Способ

применяют для крупносерийного и массового производства точных отливок из легкоплавких сплавов. Способ нашел широкое применение в машиностроительной, приборостроительной, электротехнической, санитарно-технической и др. отраслях промышленности. Часто отливки, полученные этим способом, армируют т.е. вставляют в них (предварительно) конструкционные элементы из наиболее прочных материалов.

Изготовляют отливки на специальных машинах для литья под давлением с холодной или горячей камерами прессования.

При наличии в отливке отверстий их получение обеспечивают стержни, которые кинематически связаны с подвижными частями формы.

Процесс получения заготовки литьем под давлением состоит из трех стадий:

1) быстрое заполнение формы металлом; 2) гидроудар при прижатии заготовки к форме; 3) кристаллизация.

Page 79: Producerea semifabricatelor turnate

Схемы процессов литья под давлением с различными камерами прессованиями показаны на рисунке 33.

а) – с горизонтальной; б) – с вертикальной; в) – с горячей 1 - подвижная и 3 – неподвижная часть пресс-формы; 2 - рабочая полость;

4 – опорная плита; 5 - порция заливаемого металла; 6 – плунжер; 7 – камера прессования; 8 - литниковая система; 9 – выталкиватели;

10 – тигель с расплавом

Рисунок 33 - Схемы процессов литья под давлением с различными камерами прессованиями

После выхода плунжера за пределы камеры прессования в образовавшееся отверстие заливается доза металла 5. Затем плунжер 6 начинает сжимать металл в камере прессования 7 и под давлением открывает отверстие литниковой системы 8 соединяющее рабочую полость 2 пресс-формы с камерой прессования 6. Металл под большим давлением и с большой скоростью впрыскивается в рабочую полость 2 пресс-формы.

Для создания избыточного давления необходима доза металла несколько большая, чем требуется для отливки, поэтому между плунжером и рабочей полостью остается пресс-остаток в виде цилиндра. Подвижная часть пресс-формы 1 отходит, и отливка извлекается при помощи выталкивателей 9.

6

10

9

Page 80: Producerea semifabricatelor turnate

При изготовлении отливок на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования (рисунок 34) порцию расплавленного металла заливают в камеру прессования.

а) – заливка расплавленного металла; б) – литье под давлением;

в) – извлечение отливки 1 - камера прессования; 2 – плунжер; 3 – неподвижная и 4 – подвижная

полуформы; 5 - металлический стержень; 6 - выталкиватель; 7 - отливка

Рисунок 34 – Схема стадий процесса изготовления отливок на машине для литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования

Пресс-форма состоит из подвижной 4 и неподвижной 3 полуформ, в

которые металл подается плунжером 2 из камеры прессования 1. При раскрытии пресс-формы срезается пресс-остаток и его выводят за пределы камеры прессования.

Поршневые машины с горячей камерой прессования (рисунок 35) оснащены тигельной печью 1, в которой в течение рабочей смены находится расплавленный металл, в который помещена камера прессования.

1 - обогреваемый тигель; 2 – камера прессования; 3 – плунжер; 4 – отверстие; 5 - полость пресс-формы с металлическим стержнем; 6 - выталкиватель

Рисунок 35 – Схема установки для получения отливок на машине

литья под давлением с горячей камерой прессования

В машинах с горячей камерой прессования (рисунок 35) камера прессования 2 расположена в обогреваемом тигле 1 с расплавленным металлом.

а) б) в)

Page 81: Producerea semifabricatelor turnate

При верхнем положении плунжера 3 через отверстие в камере прессования сплав заполняет ее. При движении плунжера вниз отверстия 4 перекрываются, сплав под давлением от 10 до 30 МПа заполняет полость пресс-формы 5. Полости в отливке получают металлическим стержнем. После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла из канала сливаются в тигель, а отливка, после раскрытия пресс-формы удаляется из нее выталкивателями 6.

После извлечения отливки и закрытия пресс-формы цикл повторяется. Машины с холодной камерой прессования применяют для изготовления

отливок из медных, алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов массой до 45 кг. Давление плунжера на расплавленный металл составляет до 200 МПа. Машины с горячей камерой прессования используют для изготовлении отливок из легкоплавких сплавов (свинцово-сурьмянистых, алюминиевых, цинковых и других). От мелких до сложных массой от нескольких грамм до 25 кг.

Литье под давлением является высокомеханизированным процессом. Автоматизируют заливку расплавленного металла, очистку рабочих поверхностей пресс-формы, нанесение смазки и т. д. Литье под давлением позволяет получать отливки, максимально приближающиеся по форме, массе и размерам к готовой детали, дает возможность изготовлять сложные тонкостенные отливки с толщиной стенки от 0,8 до 0,6 мм и отверстиями диаметром до 1 мм. Литьем под давлением изготовляют корпуса приборов, декоративные изделия, детали двигателей легковых автомобилей и др.

Недостатком этого способа является высокая стоимость пресс-форм, сложность их изготовления, ограниченный срок их службы, опасность появления трещин в отливках

Литье под давлением широко используют не только для получения заготовок из металлов и сплавов, но и для переработкипластмас.

2.5.2.1 Литье под низким давлением

Литье под низким давлением применяют для получения крупных

тонкостенных корпусных заготовок из легкоплавких сплавов. Процесс характеризуется простотой и основан на том, что расплав под

действием инертного газа по литнику подается в зазор между формой и стержнем и кристаллизуется в ней (рисунок 36).

Page 82: Producerea semifabricatelor turnate

1 – расплавленный металл; 2 – плавильный тигель; 3 – электро-нагреватели; 4 – металлопровод; 5 – рабочая полость; 6 – форма; 7 - стержень

Рисунок 36 - Установка для литья под низким давлением

Расплавленный металл 1 из плавильного тигля 2, который нагревается электронагревателями 3, под давлением 0,01—0,08 МН/м2 инертного газа или воздуха выжимается по металлопроводу 4 в рабочую полость формы 5, где он кристаллизуется в пространстве между формой 6 и стержнем 7. Стержень может быть из обычной стержневой песчаной смеси. Давление инертного газа должно быть невысоким по той причине, что площадь зеркала расплавленного металла в тигле 2 во много раз больше площади металлопровода 4. Незначительное перемещение металла в тигле вызывает высокий подъем жидкого металла внутри металлопровода и в литейной форме. После кристаллизации отливки давление инертного газа снимается, металл из литника стекает в тигель, литейная форма раскрывается и из нее извлекают отливку.

2.5.2.2 Метод литья выдавливанием (Литье выжиманием) Литью под низким давлением тождественно литье выдавливанием

(рисунок 37) и штамповка из жидкого металла (штамповка в период кристаллизации рисунок 38, 39). Метод литья выдавливанием и жидкая

Page 83: Producerea semifabricatelor turnate

штамповка занимает промежуточное положение между литьем и объемной горячей объемной штамповкой.

Литье выдавливанием применяют для получения тонкостенных, с толщиной стенки от 2 до 5 мм, отливок типа панелей с большими габаритными размерами (2500 мм) преимущественно из алюминиевых и магниевых сплавов. Установки для литья выжиманием применяют двух конструкций: с угловым и плоскопараллельным перемещением подвижной полуформы. Сущность способа литья выдавливания с угловым перемещением полуформы (рисунок 37) заключается в том, что отливка образуется между двумя полуформами, одна из которых подвижна, а вторая - неподвижная.

1 – подвижная и 2 – неподвижная полуформы; 3 – стержень, образующий

полости в отливке; 4 – металлоприемник Рисунок 37 - Установка для литья выжиманием с угловым перемещением

подвижной полуформы

На неподвижной полуформе устанавливают стержень 3. Металл заливают в металлоприемник 4 между полуформами 1 и 2, и они начинают соединяться. При этом из металлоприемника расплав выжимается в уменьшающийся зазор между полуформами 1 и 2, где и кристаллизуется после соединения полуформ.

Page 84: Producerea semifabricatelor turnate

2.5.2.3 Жидкая штамповка При литье в период кристаллизации (жидкой штамповке) порцию

жидкого металла заливают в металлическую форму (матрицу), а затем пуансоном вытесняют металл, заставляя его течь в зазор между пуансоном и матрицей имеющий форму отливки. Ее применяют для получения крупных тонкостенных корпусных деталей из легкоплавкого материала.

Отличие штамповки жидкого металла от обычной штамповки заключается в том, что деформируемый материал затвердевает и приобретает кристаллическое строение в процессе штамповки.

Схема процесса жидкой штамповки показана на рисунке 38.

а) – заливка металла; б) - штамповка

1 – жидкий металл; 2 – нижняя часть металлической формы (матрица); 3 – верхняя часть формы (пуансон); 4 – заготовка (отливка)

Рисунок 38 - Схема процесса жидкой штамповки

Порцию жидкого металла 1 заливают в металлическую форму (матрицу)

2, в которую затем вводят металлический пуансон 3 или поршень, который выдавливает металл, вынуждая его заполнить все полости формы. В результате между формой 2 и пуансоном 3 образуется заготовка 4 (отливка).

К преимуществам литья под низким давлением (штамповки жидкого металла в период кристаллизации) относятся: отсутствие предварительной обработки исходного материала; небольшое удельное усилие и работа; возможность получения глубоких полостей малого диаметра, тонких и высоких

Page 85: Producerea semifabricatelor turnate

ребер; возможность получения очень крупных отливок и запрессовки в отливку различной арматуры. Все это обеспечивает высокую экономичность процесса.

Недостатки - быстрый износ формы (штампов) особенно при получении отливок из стали и возможность сваривания отливки со штампом, сложность точной дозировки объема и более низкое качество заготовки по сравнению с изделиями, имеющими волокнистое строение.

Устранить последний недостаток жидкой штамповки позволяют ее другие варианты. По одному из таких вариантов процесса жидкой штамповки в металлической форме получают предварительную литую заготовку (рисунок 39), которая сразу же в горячем виде подвергается горячей объемной штамповке в открытом штампе с получением окончательной заготовки (поковки). Такие заготовки приобретают высокую плотность и хорошие механические свойства благодаря интенсивному теплоотводу (в 20 раз превышающему теплоотвод обычного кокиля) и одновременному горячему деформированию литой структуры в период кристаллизации.

1 - верхняя и 3 - нижняя части штампа (формы); 2 – стержень;4 - отливка;5 – выталкиватель

Рисунок 39- Схема штамповки предварительной заготовки в период кристаллизации (жидкой штамповки, литья под низким давлением)

2.5.2.4 Литье вакуумным всасыванием Литье вакуумным всасыванием - получение простых отливок в виде

втулок, колец, заготовок зубчатых колес из сплавов цветных металлов (бронзы, латуни) и т.д. путем заполнения формы расплавленным металлом за счет разряжения, создаваемого в форме (рисунок 40).

1 2 3

4 5

Page 86: Producerea semifabricatelor turnate

1 –расплавленный металл; 2 - огнеупорное керамическое плоское кольцо;

3 - металлическая полая водоохлаждаемая литейная форма (кристаллизатор); 4 — отливка

Рисунок 40 – Схема установка для литья вакуумным всасыванием

Для этого на поверхность расплавленного металла 1 помещают

огнеупорное керамическое плоское кольцо 2, на которое вертикально устанавливают металлическую полую водоохлаждаемую литейную форму 3 — кристаллизатор. Внутри формы вакуум-насосом создается разрежение и расплавленный металл 1 втягивается внутрь холодной формы, где и кристаллизуется. Форму удаляют с поверхности расплавленного металла, разрежение устраняют и отливку 4 свободно извлекают из формы. Кристаллизация отливки происходит последовательно от холодной стенки к центру, по этому в отливке отсутствуют раковины, пористость и хорошо удаляются газы. Кроме этого, не расходуется металл на литниковую систему.

2.5.2.5 Литье намораживанием

Литье намораживанием применяют для изготовления труб с внутренними и наружными ребрами и других сложных профилей из малопластичных сплавов. На поверхность расплавленного металла помещают плиту из огнеупорного материала, в которой имеется отверстие требуемого профиля будущего литого изделия. Внутрь отверстия вводят затравку, к которой приваривается металл. При вытягивании затравки со скоростью, не превышающей скорости кристаллизации металла, из отверстия плиты извлекается заготовка соответствующего профиля так как за счет сил

Page 87: Producerea semifabricatelor turnate

поверхностного натяжения на границе жидкость – твердое тело создается небольшое разряжение, а за счет атмосферного давления жидкость втягивается за вытягиваемым твердым телом.

На этом принципе основано производство листового стекла.

2.5.3 Непрерывное и полунепрерывное литье

Литье непрерывное и полунепрерывное применяют для изготовления различного профиля (круглого, квадратного, прямоугольного, шестигранного и др.) с поперечным размером (диаметром) до 1000 мм из железоуглеродистых и цветных сплавов.

2.5.3.1 Непрерывное литье

Процесс непрерывного литья заключается в том, что жидкий металл

поступает в кристаллизатор и из него отливка непрерывно вытягивается тянущим устройством.

Непрерывное литье осуществляют на установках вертикального или горизонтального типов (рисунок 41).

1 – расплав; 2 – металлоприемник; 3 - водо-охлаждаемый кристаллизатор; 4 - графитовая вставка; 5 – заготовка; 6 - тянущее устройство (валки)

Рисунок 41 - Схема установки непрерывного литья

Page 88: Producerea semifabricatelor turnate

Расплав 1 заливают в металлоприемник 2, откуда под действием гидростатического напора он поступает в водо-охлаждаемый кристаллизатор 3 с графитовой вставкой 4. Применение графита обусловлено тем, что он обладает высокой теплопроводимостью и термостойкостью, достаточной прочностью при высоких температурах и низким коэффициентом теплового расширения, плохо смачивается расплавленным металлом и не требует смазки. Кристаллизатор легко отделяется от металлоприемника, что позволяет быстро переналаживать установку на любой профиль. Из кристаллизатора заготовка 5 непрерывно вытягивается тянущим устройством 6, а кристаллизатор постоянно заполняется жидким металлом. Таким образом, процесс литья может протекать непрерывно. Металлоприемник выполняет роль постояннодействующей прибыли, что способствует получению плотной и качественной заготовки.

2.5.3.1.1 Литье методом жидкой прокатки Литье методом жидкой прокатки - представляет совмещенный способ

литья и прокатки (рисунок 42) и является разновидностью непрерывного литья

1 – ковш; 2 – металлоприемник; 3, 4 – водо-охлаждаемые прокатные валки; 5 – получаемая прокатанная отливка;

6 – расплавленный металл; 7 – охлаждающая вода

Рисунок 42 - Схема процесса жидкой прокатки

Расплавленный металл из ковша 1 наливают в приемник 2,

7

6

Page 89: Producerea semifabricatelor turnate

установленный между водо-охлаждаемми валками 3 и 4. Поступая в зазор между валками, металл кристаллизуется в получаемую прокатанную отливку 5. Скорость роста заготовки при непрерывном литье составляет от 0,5 до 1,5м/с.

Применяют для изготовления ленты, листов, фасонных заготовок. Ширина ленты до 750 мм, толщина от 0,7 до 2,5 мм.

2.5.3.2 Полунепрерывное литье

Полунепрерывным способом получают крупные чугунные трубы на вертикальных установках. Металл заливают в зазор между водоохлаждаемой формой кристаллизатора и стержнем на так называемое «ложное дно», по мере кристаллизации оно (дно) с отливкой медленно (со скоростью от 0,9 до 3,0 мм/мин) опускается. Тем самым получается труба длинной до 10 м.

Схема вертикальной установки для полунепрерывного литья показана на рисунке 43.

Page 90: Producerea semifabricatelor turnate

1 - кристаллизатор (литейная форма); 2 - пустотелый (охлаждаемый водой) стержень; 3 - жидкий сплав; 4 - ложное дно-затравка; 5 - ковш

Рисунок 43 - Схема установки полунепрерывного литья

Расплавленный металл при температуре до 1300 °С заливают в пустотелый охлаждаемый водой кристаллизатор 1, выполняющий функции литейной формы, внутрь которого вставлен стержень 2, также пустотелый и охлаждаемый водой. Между внутренней стенкой формы-кристаллизатора 1 и стержнем 2 образуется зазор, в который заливается жидкий сплав 3 из ковша 5. Для начала процесса литья в зазор между формой и стержнем перед заполнением его металлом вводят ложное дно - затравку 4. Затравка соединяется с расплавленным металлом и помере кристаллизации сплава постепенно со скоростью от 1 до 3 м/мин извлекается из кристаллизатора. Вытягивание затравки и соединившейся с ней отливки осуществляется приводными валками или столом, на котором была закреплена затравка. Диаметр труб достигает 1000 мм, а их длина до 10 м.

Page 91: Producerea semifabricatelor turnate

2.5.4 Центробежное литье

Центробежным литьем, как правило, получают отливки, представляющие собой тела вращения (втулки, трубы, диски). Расплав, заливаемый во вращающуюся форму, центробежными силами плотно прижимается к внутренним стенкам формы и воспринимает ее конфигурацию. Формы могут вращаться вокруг горизонтальной, вертикальной и наклонной осей. Наиболее распространены машины с горизонтальной осью вращения. Центробежные силы не только распределяют жидкий металл в форме, но и способствуют перемещению на внутреннюю поверхность отливки более легких, чем сплав, шлаковых и газовых включений. Отливка получается более чистой и плотной.

Для получения втулок применяют машины с горизонтальной, а труб - с вертикальной осью вращения (рисунок 44).

а) – с горизонтальной; б) – с вертикальной осью вращения

1 - вращающаяся форма; 2 – расплавленный металл; 3 – металлоприемник; 4 – ковш; 5 – отливка

Рисунок 44 – Схема центробежного литья на различных машинах

Определенную дозу расплава из ковша 4 заливают во вращающуюся (с частотой от 200 до 1400 об/мин) форму 1 через металлоприемник 3. Под действием центробежных сил металл 2 отбрасывается к стенкам формы. Форма вращается до тех пор, пока расплав не затвердеет, затем отливку 5 извлекают из формы. Перед каждой заливкой внутреннюю полость формы покрывают

Page 92: Producerea semifabricatelor turnate

противопригарной краской или присыпкой. Центробежным способом можно получать биметаллические отливки, поочередно заливая в форму разнородные расплавы.

Преимуществом центробежного литья является получение отливок без литниковых систем. Отливки имеют плотную, мелкозернистую структуру

Центробежное литье образует внутри цилиндрическое пространство, ограниченное свободной поверхностью, что не требует использования стержней. Этим способом изготавливаются отливки, имеющие форму тела вращения (преимущественно), следует учитывать, что если ось вращения расположена горизонтально, то металл распределяется равномерно, и толщина стенок отливки одинакова, а если ось вращения вертикальная, то внутренняя поверхность параболическая. Разновидностью центробежного литья является центрифугирование. Им получают мелкие отливки различных конфигураций. Центробежным литьем с горизонтальной осью вращения получают цилиндрические заготовки массой до 45 т. Этим способом изготавливают чугунные трубы для водопровода и канализации диаметром от 100 до 1000 мм и длиной от 4 до 10 м. На машинах с вертикальной осью вращения получают заготовки небольшой высоты — бандажи, зубчатые обода.

В машинах с вертикальной осью вращения (рисунок 44 б) расплавленный металл из ковша 1 заливают во вращающуюся форму 2 с частотой вращения от 160 до 500 об/мин. Растекаясь по дну формы, металл увлекается центробежными силами и прижимается к боковой цилиндрической стенке, образуя вокруг нее кольцевой слой 3. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего форму останавливают и из нее извлекают отливку.

2.5.4.1 Литье биметаллических изделий

Литье биметаллических изделий осуществляют в машиностроении и приборостроении с целые получения в одной детали участки с различными физическими и механическими свойствами из разных сплавов. Биметаллические и многослойные литые изделия изготовляют заливкой жидкого металла на твердую, жидко-твердую и жидкую основу, либо послойной заливкой вращающихся (реже стационарных) форм сплавами различного химического состава (рисунок 45).

Page 93: Producerea semifabricatelor turnate

а — гильза; б — поршень двигателя 1 – изделие из основного металла; 2 – участок изделия,

отлитый из другого металла

Рисунок 45 - Биметаллические изделия

1

2а)

Page 94: Producerea semifabricatelor turnate

2.5.5 Электрошлаковое литье

Электрошлаковое литье используют для получения ответственных толстостенных отливок, к которым предъявляются особые требования по плотности и однородности металла. Способ получения литых изделий путем электрошлакового переплава расходуемых электродов под действием электрического тока непосредственно в сложной формы (в кристаллизаторе) назван электрошлаковым литьем. Литейная форма служит местом для приготовления жидкого металла и используется для формирования отливки.

а) — схема установки для электрошлакового литья;

б) — общий вид отливки корпуса 1 – расходуемый электрод; 2 – шлак; 3 – расплавленный металл;

4 – отливка; 5 – литейная форма; 6 – стержень; 7 - затравка

Рисунок 46 - Электрошлаковое литье корпуса запорной арматуры

Отливка получается в литейной форме, где расплавляется расходуемый электрод 1 в шлаке 2 и расплавленный металл 3 заполняет полость формы и образует отливку 4. Стенки литейной формы 5 и стержень 6 водоохлаждаемые. Процесс расплавления шлака начинается с возникновения электрической дуги между затравкой 7 и электродом, а затем расплавленный шлак, обладая большим электрическим сопротивлением, приобретает высокую температуру и оплавляет расходуемые электроды 1.

Электрошлаковая отливка, благодаря направленной и более последовательной кристаллизации сплава по сравнению с обычной, практически свободна от ликвации химических элементов; в ней отсутствуют

Page 95: Producerea semifabricatelor turnate

дефекты усадочного происхождения и нет газовых пор. Литой металл электрошлакового переплава в ряде случаев по своим свойствам превосходит деформированный металл, полученный путем горячей прокатки или ковкой. Электрошлаковое литье применяют для изготовления толстостенных баллонов, валков холодной прокатки, корпусов запорной энергетической арматуры (рисунок 46 б), заготовок литых коленчатых валов, шатунов и других ответственных деталей.

2.5.6 Смазка пресс-форм

Для снижения прилипания расплава к стенкам пресс-формы (особенно при литье алюминиевых сплавов), для уменьшения износа пресс-форм, а также устранения задиров на литых деталях производят смазку пресс-формы. Смазывают детали камеры прессования (наполнительный стакан и поршень).

Смазка должна быть нанесена тонким слоем. Избыток смазки стекает на нижние части оформляющей полости пресс-формы, препятствует четкому заполнению контура полости и способствует образованию рисунка «мороза». Кроме того, при обильной смазке увеличивается газообразование, создающее в пресс-форме дополнительное давление и способствующее образованию облоя на отливках. Облоем называют часть расплава, затекающую в плоскость разъема и остающуюся на отливке.

Необходимо смазывать те места пресс-формы, к которым может прилипнуть расплав, и места, оставляющие на отливке риски или задиры. Смазку пресс-формы и стержней производят периодически во время работы в зависимости от конфигурации отливки. Пресс-формы для сложных отливок необходимо смазывать чаще, чем для простых. Детали камеры прессования необходимо смазывать после нескольких заливок. При литье латуни первые отливки после смазки отбрасывают, так как они насыщены газом. Лучше всего наносить смазку на все рабочие поверхности пресс-формы с помощью пульверизатора, который обеспечивает нанесение ровного и тонкого слоя.

Смазочные материалы, применяемые для пресс-формы, должны удовлетворять следующим требованиям: быть стойкими к действию высоких давлений и температур; не вызывать коррозии отливок и частей пресс-формы; не оказывать вредного воздействия на работающих; образовывать устойчивую пленку на поверхности полости пресс-формы и камеры прессования. Поскольку подобрать определенный один состав смазочного материала, отвечающего указанным требованиям, очень трудно, существует большой ассортимент смазочных материалов для литья под давлением. Условно их подразделяют на три группы (твердые, мазеобразные и жидкие).

Page 96: Producerea semifabricatelor turnate

К твердым смазочным покрытиям относят животные жиры и воск, в чистом виде их применяют редко, но они входят компонентами, в состав мазеобразных и жидких смазочных материалов.

Мазеобразные смазочные материалы представляют собой густую смесь из парафина, мазута, нигрола, озокерита, церезина, минеральных масел и других веществ. Для повышения разделительной способности в них добавляют алюминиевую пудру и графит.

В состав жидких смазочных материалов входит разбавитель, способствующий получению жидкой консистенции и отводу теплоты от пресс-формы. Жидкие смазочные материалы приготовляют на нефтяной или водной основе с добавкой мелкодисперсных наполнителей или присадок. В состав смазочных материалов на водной основе входят минеральные масла, жиры и эмульгаторы.

Ниже приведены составы смазочных материалов для различных сплавов. Цифры – массовая доля компонентов, процентов.

Для алюминиевых и магниевых сплавов:

30 церезина или воска, 14 вазелина, 26 графита, 30 парафина;

50 графита, 50 моторного масла;

1,5 %-ный раствор фтористого натрия;

52 масла, 43 разбавителя, 5 трихлорэтилена.

Для оловянно-свинцовых и цинковых сплавов:

30 парафина, остальное моторное масло;

Page 97: Producerea semifabricatelor turnate

5 графита, остальное моторное масло.

Для медных сплавов:

8 графита, 92 машинного масла;

10 %-ный водный раствор желтой кровяной соли.

Для смазки поршня и камеры прессования применяют смазочные материалы на основе тяжелых минеральных масел, содержащие от 20 до 40 % графита

2.5.7 Характеристика специальных видов литья Общей особенностью специальных видов литья является экономия

металла, которая численно выражается в ЛП двумя коэффициентами: коэффициентом выхода годного - процентным отношением массы отливок к массе залитого в форму металла и коэффициентом использования заготовок - отношением массы детали к массе отливки. При специальных видах литья эти коэффициенты выше, чем при литье в обычные песчаные формы (экономия до 15 %). Однако сами специальные виды литья дороже обычного литья, но, учитывая экономию при механической обработке отливок, в целом, стоимость деталей снижается. Однако, рекомендовать тот или иной способ изготовления детали можно лишь после учета технологичности конструкции детали и сопоставления всей совокупности затрат применительно к конкретным условиям производства данной детали.

2.5.8 Получение литых заготовок из полимерных материалов Получение литых заготовок (отливок) характерно не только для металлов

и сплавов. Эти процессы применяют и для переработки пластмасс, так как применение механической обработки пластмасс резанием следует избегать или уменьшать ее. Получение изделий из пластмасс при такой обработке приводит к нарушению поверхностной смоляной пленки, что уменьшает предел прочности, увеличивает водо- и масло поглощение. Однако полностью исключить механическую обработку резанием при переработке пластмасс невозможно. При прессовании, литье и других методах формования заготовок из пластмасс наблюдается значительные колебания усадки материала, что снижает получаемую точность размеров. Поэтому для получения высокого класса точности размеров заготовки в ряде случаев необходимо применять механическую обработку, кроме того, методами резания удаляют литниковую систему, зачищают заусенцы, получают малые отверстия и резьбы.

Page 98: Producerea semifabricatelor turnate

Прессование полимеров включает две разновидности – прямое и литьевое. Схемы процесса прямого (компрессионного) и литьевого прессования пластмасс показаны на рисунке 47.

а) – прямое; б) - литьевое

1 - пуансон; 2 - каналы для нагрева или охлаждения; 3 - напорная камера; 4 - обойма; 5 - пресс-масса; б - формообразующая часть формы; 7 – выталкиватель

Рисунок 47 - Схема прямого (а) и литьевого (б) прессования полимеров

Процесс прессования состоит в следующем. Подготовленные пресс-материалы засыпают в нагретые до температуры 150-250 °С пресс-формы, закрепленные на плитах гидравлического пресса. При замыкании пресс-формы полимер плавится и подвергается давлению между пуансоном 1, матрицей 6 и обоймой 4 и выдерживается при заданной температуре. Если полимер термореактявный, то его отверждение происходит в горячих пресс-формах, в результате протекания необратимых реакций полимеризации с образованием

Page 99: Producerea semifabricatelor turnate

сетчатых структур. Если полимер термопласгичный, то его отверждение происходит под давлением вследствие охлаждения пресс-формы проточной водой. После этого пресс-форма раскрывается, и готовое изделие выталкивается толкателем.

При литьевом прессовании (рисунок 47 б) плавление полимера происходит в напорной камере, из которой под давлением пуансона 1 полимер подается через литник в формообразующую полость 6, где происходит отвердение полимера. При прохождении через щелевидный литник пресс-масса хорошо перемешивается прогревается, что позволяет получать изделия более сложной конфигурации. При этом уменьшаются остаточные напряжения и деформации, сокращается цикл, но увеличивается расход материала.

Литьевое горячее прессование более производительно и экономично, чем компрессионное, так как отпадают операции-дозировки и предварительного формования пресс-порошков, однако рабочее давление повышено и достигает 80-150 МПа. Литьевое прессование позволяет получать толстостенные (до 10 мм) детали сложной формы, с глубокими отверстиями, в том числе резьбовыми. Возможна установка сложной и тонкой арматуры.

В качестве недостатка этого способа следует указать высокую стоимость пресс-форм и повышенный расход пресс порошка.

Литье под давлением является высокопроизводительным и эффективным технологическим способом массового производства деталей из термопластов.

1 - пресс-форма; 2 - изготовляемая деталь; 3 – сопло;

Page 100: Producerea semifabricatelor turnate

4 – электронагреватель; 5 – рассекатель; 6 - рабочий цилиндр; 7 – поршень; 8 - загрузочный бункер; 9 - дозатор

Рисунок 48 - Схема литья под давлением пластмасс

Перерабатываемый материал из загрузочного бункера 8 подается дозатором 9 в рабочий цилиндр 6 с электронагревателем 4. При движении поршня 7 определенная доза материала поступает в зону обогрева, а уже расплавленный материал через сопло 3 и литниковый канал — в полость пресс-формы 1, в которой формируется изготовляемая деталь 2. В рабочем (нагревательном) цилиндре на пути потока расплава установлен рассекатель 5, который заставляет расплав протекать тонким слоем у стенок цилиндра. Это ускоряет прогрев и обеспечивает более равномерную температуру расплава. При движении поршня в исходное положение с помощью дозатора 9 очередная порция материала попадает в рабочий цилиндр. Для предотвращения перегрева выше 70 °С в процессе литья пресс-форма охлаждается проточной водой. После затвердевания материала пресс-форма размыкается, и готовая деталь с помощью выталкивателей извлекается из нее.

Литьем под давлением получают детали сложной конфигурации с различной толщиной стенок, ребрами жесткости, с резьбой и т. д. Применяют литейные машины, позволяющие механизировать и автоматизировать процесс получения пластмассовых деталей. Производительность процесса литья в 20—40 раз выше производительности прессования, поэтому литье под давлением является одним из основных способов переработки пластических масс в детали. Качество отливаемых деталей зависит от температур пресс-формы и расплава, давления прессования, продолжительности выдержки под давлением.

При безлитниковом литье под давлением применяют сопла впрыска специальной конструкции с диаметром 0,8—1,5 мм и высотой канала от 0,8 до 1,2 мм. В процессе выталкивания готовой детали происходит ее отрыв в месте «точечного» литника. В отдельных конструкциях пресс-форм после окончания литья литник автоматически отводится, и происходит отделение литниковой системы от готовой детали. Полная автоматизация безлитникового литья резко повышает производительность процесса получения деталей.

Выдавливание (или экструзия) отличается от других способов переработки термопластов непрерывностью, высокой производительностью процесса и возможностью получения на одном и том же оборудования большого многообразия деталей (рисунок 49 6). Выдавливание осуществляют

Page 101: Producerea semifabricatelor turnate

на специальных червячных машинах.

а — схема установки; б — профили получаемых заготовок 1 – бункер; 2 – червяк; 3 - рабочий цилиндр; 4 - нагревательный элемент;

5 - радиальные канавки оправки; 6 - калиброванное отверстие головки

Рисунок 49 – Схема непрерывного выдавливания

а)

б)

Page 102: Producerea semifabricatelor turnate

3 Структура литейного цеха Для обеспечения нормальной работы литейный цех должен иметь

следующие отделения. 3.1 Шихтовое отделение В цех шихта для сплавов АК – 13 и ЦАМ 4-1 доставляется в виде чушек

автомобильным транспортом. Затем чушки в таре электропогрузчиками подаются в ячейки стеллажей склада. В шихтовом отделении установлены два стеллажных склада для чушек. Каждый склад оборудован одним опорным краном-штабелером с грузоподъемной силой 19,6 кН и радиусом действия 16,5 м с телескопической колонной и вилочным захватом.

В шихтовом отделении находятся весы для развески шихты, пила для резки чушек металла и бункера для хранения шихтовых материалов с вместимостью, достаточной для обеспечения работы цеха в течение суток. Алюминиевые отходы подаются на склад шихты из очистного отделения системой пластинчатых конвейеров, подвергаются прокалке при температуре 350 °С, а затем загружаются в тару.

Цинковые отходы собираются пластинчатым конвейером в очистном отделении, перегружаются в тару и электропогрузчиком транспортируются на склад шихты. В шихтовом отделении предусмотрены машины для транспортирования шихты в плавильное отделение.

3.2 Плавильное отделение

Плавильное отделение расположено между шихтовым и литейным отделениями и оборудовано плавильными печами в соответствии с применяемыми сплавами и производственной мощностью литейного отделения. В плавильном отделении установлены мощная вытяжная вентиляция, тигельные индукционные печи типа ИАТ-6М2 (вместимостью по 6 т) для плавки алюминиевого сплава АК-13 и тигельные индукционные печи ИАТ-1/ 0,4 МЗ для плавки цинкового сплава ЦАМ 4-1 (вместимостью 2,5 т). Для индукторов плавильных печей предусмотрено охлаждение умягченной водой (с жесткостью 1 млг/л) по двухконтурной схеме охлаждения.

Со складов шихта в таре подается электропогрузчиками в плавильное отделение к загрузочным устройствам, расположенным у каждой печи. Загрузочное устройство представляет собой лоток с вибратором, подвешенным

Page 103: Producerea semifabricatelor turnate

на двух электроталях, передвигающихся по монорельсу. На подъеме, опускании, передвижении зоны разгрузки обе электротали работают синхронно (согласованно), а в зоне разгрузки (около печей) раздельно, что необходимо для поворота лотка (при его разгрузке) из вертикального в наклонное положение. При необходимости включается вибратор лотка, способствующий разгрузке шихты. Загрузочным устройством управляет оператор с печной площадки с помощью подвесной кнопочной станции.

Для сокращения ремонтного цикла тигельных печей в плавильном отделении установлены стенды. Для транспортирования печей на стенд предусмотрен мостовой кран.

Рафинирование сплава АК-13 выполняют жидким флюсом, приготовленным в флюсоплавильных установках, а сплава ЦАМ 4-1— хлористым цинком в различных ковшах. Жидкие сплавы от электропечей к литейным машинам доставляют в ковшах вместимостью по 500 кг с помощью электропогрузчиков, снабженных механизмами подъема и поворота ковша, а также устройством его быстрого съема

3.3 Литейное отделение

В литейном отделении расположены площадки для литья в разовые формы, конвейеры – для многоразовых форм и машины для литья под давлением, а также раздаточно- подогревательные печи и подъемно-транспортное оборудование.

Машины для литья под давлением размещены так, чтобы можно было свободно подойти к любой из них и производить ремонт и демонтаж одной машины без остановки других. Около машины устанавливают переносные экраны или стационарные ограждения, предназначенные для защиты работающих от брызг жидкого сплава.

В литейном отделении предусмотрены места для складирования пресс-форм на поддонах. Для сложных пресс-форм смонтированы стеллажи и кантователь, с помощью которого стеллаж с пресс-формой поворачивается в горизонтальное положение для заваливания и транспортирования ее краном.

В литейном отделении машины скомпонованы преимущественно в пять поточных линий, из них две крайние линии состоят из одного ряда машин, а три средние—из двух рядов машин каждая, т.е. все литейные машины

Page 104: Producerea semifabricatelor turnate

расположены в восемь рядов. Каждая поточная линия оснащена подвесным грузонесущим конвейером (ПГК), предназначенным для транспортирования отливок в таре от литейных машин в очистное отделение, а также для возврата пустой тары обратно к литейным машинам. Для транспортирования тары на подвесном конвейере предусмотрены специальные подвески с рольганговым настилом, закрепленные к ходовой части подвижного конвейера на двух шарнирах. Такое крепление подвесок обеспечивает устойчивое положение тары на горизонтальных участках, в местах ее разгрузки и погрузки на подвески. У литейных машин установлены двухрядные рольганговые устройства с тележками, позволяющими передавать тару с одной рольганговой линии на другую.

Page 105: Producerea semifabricatelor turnate

3.4 Очистное отделение

Отделение очистки, как правило, занимает большую производственную площадь. В очистном отделении предусмотрены конвейерные многономенклатурные поточные линии, на которых производят обрубку литников, зачистку заусенцев, сверление и контроль поверхностей отливки. Перед очистным отделением расположены межоперационные склады, предназначенные для хранения тары с отливками на случай неравномерной работы литейного отделения. Склады распологают у каждой поточной линии и они оборудованы кранами – штабелерами. Тара с отливками поступает на склады с подвесного грузонесущего конвейера и разгружается на однорядные рольганги, а с рольгангов транспортируется кранами - штабелерами в ячейки стеллажей. Тара со склада выдается в обратном порядке.

Все обрубные прессы в цехе литья под давлением установлены в очистном отделении. Это обосновывается выпуском сложных по форме отливок, подвергаемых обрубке в разных плоскостях за две и более операции на разных прессах, а также несоразмерностью производительности прессов и машин литья под давлением.

Литники и облой обрубают на гидравлических четырехколонных прессах. Литники и облой сбрасываются через проемы в полу на систему ленточных и пластинчатых конвейеров и транспортируются на склад шихты. Зачистку заусенцев (в труднодоступных местах) и сверление отверстий в отливках производят на верстаках, оборудованных пневмотисками и вытяжной системой из зоны зачистки.

Передача отливок от прессов к верстакам осуществляется с помощью ленточных конвейеров. Для уменьшения доли ручного труда при зачистке отливок предусмотрены виброгалтовочные машины с механизированной загрузкой и выгрузкой отливок и галтованием в жидкой среде.

После зачистки отливки транспортируют на участок термообработки. Алюминиевые отливки термически упрочняют по режиму Т-1 (нагрев до 175 °С и выдержка при этой температуре 8 ч) в вертикальных конвейерных печах. Загрузку и выгрузку отливок в печь производят в обратной таре (а не в печных поддонах) электропогрузчиком.

После термообработки и контроля годные отливки электропогрузчиками в таре транспортируют на склад готовой продукции, оборудованный краном-

Page 106: Producerea semifabricatelor turnate

штабелером.

Page 107: Producerea semifabricatelor turnate

3.5 Вспомогательные отделения

Вспомогательные отделения включают в себя несколько участков.

Участок ремонта литейной оснастки представляет собой инструментально-механическую мастерскую, предназначенную для обеспечения профилактического осмотра и мелкого ремонта пресс-форм и штампов. Здесь установлено необходимое металлорежущее оборудование: станки; винтовой пресс для запрессовки и распрессовки втулок, колонок, вкладышей пресс-форм; кран-балка; монорельс с электроподъемником; слесарные верстаки и грузоподъемные механизмы, а также пресс для испытания, доводки и ремонта пресс-форм. Пресс-форма (обе ее половины) ставится на перемещающийся стол, с помощью которого она подается в зону прессования. Затем подвижная траверса опускается к пресс-форме и производит закрепление обеих ее частей. После установки пресс-формы выполняется впрыскивание восковых материалов. Это дает возможность проверить по отлитой детали из воска размеры рабочей полости пресс-формы и полученной детали до запуска их в производство. После пробной заливки оператор при необходимости доводит пресс-форму.

Все пресс-формы после изготовления отливок поступают в ремонтную мастерскую, откуда их после досмотра, очистки передают на склад пресс- форм. Техническое обслуживание и ремонт оборудования по установленному графику, а также снабжение цеха запасными частями осуществляют централизованная общекорпусная ремонтная база механика и энергетика и ремонтно-механический цех. Участок ремонта раздаточно-дозирующих установок, ремонта и сушки разливочных ковшей оснащен размалывающими бегунами, смесителем, ситами и другим необходимым оборудованием. Участок изолирован от остальных отделений цеха.

Участок пропитки и гидроиспытаний расположен в отдельном здании и связан с главным корпусом системой подвесных толкающих конвейеров. Пропитку отливок смолой ПН-301 выполняют после окончательной механической обработки. В технологическом процессе пропитки предусмотрены следующие операции: укладка деталей в специальные контейнеры; обезжиривание их парами четыреххлористого углерода в ваннах обезжиривания; охлаждение деталей в ваннах охлаждения; пропитка их смолой ПН-301 под давлением 1010 кПа в автоклавах; мойка деталей горячей и холодной водой в ваннах мойки; окончательное отверждение смолы в печах полимеризации. Для лучшего удаления смолы из труднодоступных мест и из отверстий деталей в автоклавах, а также в ваннах мойки предусмотрены механизмы центрифугирования контейнеров. Контейнеры с деталями с операции на операцию перемещают кран-балками грузоподъемностью 2 т, а детали на участок пропитки и гидроиспытаний—системой подвижных

Page 108: Producerea semifabricatelor turnate

толкающих конвейеров в специальной таре.

После пропитки детали поступают на гидроиспытания. Контроль деталей на герметичность осуществляют на специальных стендах сжатым воздухом в воде. Давление сжатого воздуха колеблется от 0,8 до 2,2 МПа. Проверенные детали транспортируют на последующие операции в гальванический и сборочные цехи системой подвижных толкающих конвейеров.

Стоки от участка пропитки, содержащие смолу ПН-301, не могут быть сразу сброшены в канализацию, их предварительно подвергают очистке по следующей технологии: сбор стоков в накопителях, их перемешивание подогретым сжатым воздухом до 40 °С и обработка известковым молоком до рН 11,6; смешение стоков с известковым молоком с раствором полиакриламида в камерах для интенсификации процесса осаждения; отстаивание стоков в отстойниках; продувка стоков сжатым воздухом в камере для снижения концентрации стирола (до 9 мг/л); нейтрализация стоков раствором серной кислоты до рН 7,5—8,5; сброс очищенной воды в канализацию. Для очистки по указанной технологии предусмотрено отдельное здание с набором соответствующего оборудования и емкостей.

На участок технического контроля отливки поступают после зачистки для окончательной проверки их годности и соответствия чертежу. На участке контроля предусмотрены контрольно-измерительные приборы, необходимые для проверки размеров, а также оборудование, на котором выборочно разрезают отливки для контроля их равностенности. После проверки годные отливки клеймят. Участок контроля должен примыкать к складу готовой продукции.

Технический контроль качества отливок выполняет отдел технического контроля завода совместно со спектральной экспресс лабораторией, рентгеновской лабораторией и разметочной секцией ОТК на следующих переделах производства: шихтовки, плавки, заливки и очистки деталей.

В спектральной экспресс лаборатории для проверки химического состава металла предусмотрен прибор - спектрометр. Образцы из плавильного отделения в лабораторию и результаты анализа из лаборатории в плавильное отделение доставляются с помощью пневмопочты, представляющей собой трубу, в которой образцы перемещаются сжатым воздухом.

Page 109: Producerea semifabricatelor turnate

В рентгеновской лаборатории для выборочного контроля отливок по плотности предусмотрена установка, состоящая из рентгеновского аппарата, заключенного в камеру с биологической защитой, телевизора и пульта управления.

Склад готовой продукции представляет собой склад со стеллажами, на которые ставят ящики с готовыми отливками. Каждая пария отливок снабжена маршрутной картой, где указывается качество, количество, назначение и т.д.

На складе готовой продукции организуют при необходимости упаковку готовых отливок в специальную тару или контейнеры для защиты их от повреждения при последующей транспортировке.

Page 110: Producerea semifabricatelor turnate

4 Подготовительные и завершающие операции литейного производства

4.1 Приготовление и плавка литейных сплавов

Приготовление литейных сплавов связано с процессом плавления различных материалов.

Плавление — это переход из кристаллического твердого вещества в жидкое состояния в аморфное. При этом нарушается устойчивость кристаллических решеток, увеличиваются колебательные движения атомов, и кристаллическое тело, проходя через область неустойчивых состояний, превращается в жидкое. При плавлении твердые кристаллические тела теряют постоянство формы, объема, а также изменяются их физические свойства. Для получения заданного химического состава и определенных свойств в сплав при приготовлении вводят в жидком или в твердом состоянии специальные (легирующие) элементы, в качестве которых используют Сu, Ni, Мn, Тi, Мо, Мg и др.

Для размельчения структурных составляющих и равномерного их распределения по всему объему литого металла в сплавы вводят малые добавки различных элементов (модификаторов), в качестве которых используют Nа, Zп, Мg , Тi, Zг и другие элементы.

Цветные сплавы выплавляют главным образом в электрических печах (дуговые, индукционные, сопротивления) и реже в печах с газовым нагревом.

Титановые сплавы выплавляют в вакууме или в среде аргона, т.к. нагретый титан сильно взаимодействует с О2 и N2. Также используют электронно-лучевой и лазерный метод нагрева.

Магнитные сплавы - также взаимодействует с О2, N2, H2 и склонны к возгоранию. Поэтому в период плавки расплав покрывают слоем флюса (флюс легче расплава и покрывает поверхность). Для очистки расплава от посторонних примесей используют более тяжелые флюсы, которые, оседая в расплаве, захватывают с собой включения.

Алюминиевые сплавы выплавляют в тигельных и отражательных электрических печах, а также в печах, отапливаемых жидким или газообразным топливом. Для защиты от насыщения газами, рафинирования и модифицирования используют флюсы.

Медные сплавы в основном выплавляют в однофазных электрических или индукционных печах и реже - в пламенных отражательных печах. Для защиты от насыщения сплава газами (О2, Н2) используют древесный уголь и флюсы.

Page 111: Producerea semifabricatelor turnate

При плавке алюминиевых бронз используют покровный флюс (бронзы - сплавы меди и олова, вместо олова используют алюминий БрА5, или алюминиево –железо - марганцовистые БрАЖMn 10-3-1,5).

При плавке латуни как флюс используют SiO2. (латуни - сплавы меди с цинком) Наиболее широко используют латуни с содержанием до 40 % Zn (Л60, 60 % Cu, ЛС-59-1, латунь с содержанием 59 % Cu и 1 % свинца).

В литейных цехах применяют разнообразные технологические варианты

плавки и подготовки сплавов. Выбор способа плавки и состав шихтовых материалов определяют технологическими и физико-химическими свойствами сплавов, требованиями к отливкам и экономическим соображением. Плавку проводят в одном, либо в двух (дуплекс-процесс) агрегатах или в трех (триплекс-процесс) агрегатах последовательно.

Машиностроительные конструкционные чугуны выплавляют в вагранках, в дуговых и индукционных печах. Для производства легированных высококачественных чугунов используют дуплекс-процесс (различные сочетания печей).

Состав шихты рассчитывают графическим методом или аналитически. В состав шихты входит: чушковой чугун; отходы ЛП (литники, прибыли и бракованные отливки); стальной лом (скрап стружка, отходы кузнечных и прессово-штамповочных цехов); ферросплавы и флюсы (известняк, известь, бокситы); кокс. Все материалы шихты подготавливают, при необходимости, например, стружку брикетируют, а известняк дробят, дозируют (взвешивают) и подают в загрузочное окно вагранки.

4.1.1 Классификация печей

Разнообразие промышленных печей используемых в литейном

производстве вызывает необходимость подразделения их на основные группы.

4.1.1.1 Классификация печей по технологическим признакам

Главными этапами получения готовых изделий в литейном производстве являются плавление металла и его разливка по формам и затем в ряде случаев термическая обработка отливок. Для получения высококачественных литейных форм их обязательно сушат. Исходя из этого, различают печи для получения расплавленного металла (плавильные), нагрева отливок с целью их последующей термической обработки (термические) и сушки литейных форм (сушила). Во всех этих печах протекают процессы превращения какого-либо вида энергии в тепловую, и затем передача этой теплоты к расплавляемому, нагреваемому или сушимому материалу.

Page 112: Producerea semifabricatelor turnate

4.1.1.2 Классификация печей по способу теплогенерации

По способу теплогенерации все печи подразделяют на топливные, где теплота выделяется за счет горения топлива, и электрические, где электроэнергия преобразуется в теплоту электрической дугой, нагревательными элементами сопротивления или индукцией.

4.1.1.3 Классификация печей по способу теплопередачи

По способу теплопередачи различают печи с теплопередачей преимущественно излучением и конвекцией. К первым относят высокотемпературные печи, в которых доля конвекции невелика. К печам, преимущественно с теплопередачей конвекцией в рабочем пространстве, относят в основном низкотемпературные печи, в которых излучение не играет существенной роли, например, сушила.

На рисунке 50 показаны некоторые виды плавильных печей, используемых для выплавки чугуна и стали.

а) – шахтная доменная; б) – пламенная; в) – индукционная; г) – дуговая; д) - плазменная)

1 — жидкий металл; 2 — кокс; 3 – воздухопровод; 4 - расплавляемый материал; 5 - пламя; 6 — индуктор; 7 — тигель; 8 - электрическая дуга;

9 - электрод; 10 – плазматрон и плазма

Рисунок 50 - Виды плавильных печей

а) б) 1 1 1 1 в) г) д)

5 6 7 8 9 10

Page 113: Producerea semifabricatelor turnate

Вагранка - простой распространенный плавильный аппарат в чугунолитейных цехах (рисунок 50 а) это шахтная плавильная печь. Ее рабочее пространство заполнено кусками кокса и металла. Теплота в печи выделяется при сгорании кокса. Металл плавится и перегревается, соприкасаясь с раскаленным коксом и его продуктами горения. Одновременно металл насыщается углеродом и серой — образуется чугун.

Производительность от 50 до 100 т в час. Для получения качественного расплава необходим правильный подбор всех шихтовых материалов.

Пламенная печь (рисунок 50 б) имеет рабочее пространство, заполненное пламенем и раскаленными продуктами горения топлива. В нижней части печи находится расплавленный металл. В процессе плавки металл соприкасается только с продуктами горения, шлаком и футеровкой печи. В пламенной печи можно выплавлять чугун и сталь. Используют пламенные печи вместимостью ванны до 200 т для получения крупных отливок.

Индукционные печи - бывают тигельными и капельными, работают используя магнитное поле. Бывают промышленной частоты, средней частоты (до 500 Гц) и высокочастотные (1000 - 10000 Гц), выполнение весьма разнообразно.

Индукционная печь (рисунок 50 в) — это электрическая печь Индуктор создает в нагреваемом металле переменное электромагнитное поле. В металле течет электрический ток, и металл расплавляется. Металл отделен от индуктора стенкой из огнеупорного материала. При плавке металл соприкасается только с футеровкой печи и шлаком. В печи выплавляют чугун и сталь

В дуговых печах (рисунок 50 г) электрическая дуга с температурой 3000 °С создается в пространстве между электродом и нагреваемым металлом. В печи выплавляют чугун и сталь. Ванна с помещенными в нее электродами, дуга между электродами и металлом способствует повышению температуры и плавке шихты. Литейные конструкционные стали выплавляют трехфазных дуговых, индукционных и регенеративных мартеновских печах. В зависимости от химического состава сталей футеровка бывает кислой или основной.

В плазменной печи (рисунок 50 д) рабочее пространство разогревается потоком газов, нагретых плазматроном до температуры от 6000 до 15000 °С. В печи, как правило, выплавляют стали специального назначения.

Печи сопротивления обеспечивают косвенный нагрев. Тепло выделяется в нагревателе, работают по принципу электродуховки.

Для получения ответственных отливок с высокими механическими свойствами и высокой плотностью используют электрошлаковую, вакуумно-дуговую, плазменно-дуговую либо электронно-лучевую плавку металла.

4.2 Плавильные и раздаточно - подогревательные печи

Page 114: Producerea semifabricatelor turnate

Печи для приготовления расплава разделяют на собственно плавильные печи и раздаточно-подогревательные печи. В плавильных печах сплав плавят и в жидком виде подают его в раздаточно-подогревательную печь, откуда расплав заливают в форму.

4.2.1 Плавильные печи

При литье применяют пламенные и электрические плавильные печи: тигельные и отражательные; печи сопротивления и индукционные. Топливом для пламенных печей служит газ, мазут, кокс, электроэнергия. Плавильные печи должны обеспечивать необходимое качество расплава; непродолжительную плавку, минимальные потери на угар и незначительный расход топлива.

В тигельных печах расплав не соприкасается с продуктами горения. Плавку алюминиевых, магниевых, цинковых, свинцовых и оловянных сплавов ведут в плавильных печах с металлическими или графитовыми тиглями, работающими на мазуте, газе или электроэнергии.

Печи бывают стационарными или поворотными (рисунок 51).

1 - спускной желоб; 2 — дверка люка; 3 — крышка печи;4 — электроды; 5 — опорные катки; 6 — металл; 7 — электродвигатель для наклона печи

Рисунок 51 - Схема дуговой поворотной электропечи

Работа печей характеризуется тепловой мощностью, тепловой нагрузкой, температурным и тепловым режимами.

3

1 5

Page 115: Producerea semifabricatelor turnate

Тепловая мощность, выражаемая в киловаттах (кВт), — это наибольшее количество теплоты, которое можно подать в печь Тепловая нагрузка — это количество теплоты, которое фактически подается в печь. Температурный режим — это изменение температуры печи во времени.

По тепловому режиму печи подразделяют на печи, работающие по камерному режиму, и печи, работающие по методическому режиму. В печах, работающих по камерному режиму, температура рабочего пространства остается постоянной на протяжении всего времени работы печи, а в методических печах температура изменяется по длине печи или во времени.

Основные характеристики работы печи — ее коэффициент полезного действия (КПД), коэффициент использования топлива (КИТ), а также производительность. Производительность печи — это количество металла прошедшего через печь за единицу времени (выплавленного в плавильной печи; перегретого - для миксеров и раздаточных печей; обработанного металла для термических печей и высушенного материала для сушильных печей).

4.2.1.1 Вагранка

Вагранка представляет собой плавильную печь шахтного типа. На рисунке 52 а изображена вагранка со стационарным капильником, а на рисунке 52 б, в –газовые вагранки.

Page 116: Producerea semifabricatelor turnate

а) на твердом топливе; б) газовая вагранка; в) газовая с водоохлаждаемыми

колосниками 1 – желоб; 2 - летка жидкого металла; 3 шлаковая летка; 4 – копильник

5 – съемный свод; 6 - соединительная летка; 7 – фурмы;8 – фурменный пояс; 9 – кожух и 10 – футеровка вагранки; 11 – труба и 13 – шахтная часть вагранки;

12 – загрузочное окно; 14 – чугунные пустотелые блоки; 15 – шиберы и патрубки; 16 – рабочее окно; 17 – дверца; 18 – калоша; 19 - подовая плита; 20 – опоры вагранки; 21 – полукруглые дверцы; 22 – круглое отверстие для

удаления остатков плавки

Рисунок 52 - Схемы различных типов вагранки

Вертикальный цилиндрический кожух 9, изготовленный из листовой стали толщиной 8—1.2 мм, установлен на подовой плите 19. Внутри кожух футерован огнеупорным материалом 10 толщиной 250 - 300 мм. Подовая плита установлена на четырех колоннах 20. В центре подовой плиты имеется круглое отверстие для удаления остатков плавки. Отверстие закрыто двумя полукруглыми дверцами 21, подвешенными на петлях Специальный затвор исключает возможность раскрытая дверок. Иногда дверцы подпирают снизу стойкой 20. В кожухе вагранки имеются отверстия для загрузочного окна 12,

а) б)

в)

Page 117: Producerea semifabricatelor turnate

рабочего окна 16 фурм 7, соединительной летки 6.

Часть вагранки от загрузочного окна до подовой плиты называют шахтой 13, а выше загрузочного окна - трубой 11. Ниже загрузочного окна (на 0,8—1,2 м) шахту часто выкладывают не огнеупорными, а чугунными пустотелыми блоками 14, которые хорошо противостоят ударам загружаемого металла. Под вагранки 1 набивной. Вагранку разжигают дровами через рабочее окно, которое перед началом плавки плотно закрывают дверцей 17.

Копильник 4 предназначен для сбора необходимого количества чугуна. Копильник, как и вагранка, имеет кожух и футеровку. Жидкий металл из конильника выпускают через летку 2 по желобу 1; шлак — через шлаковую летку 3. Съемный свод 5 облегчает условия ремонта. Воздух вначале поступает в фурменный пояс 8 и затем по патрубкам — к фурмам. Шиберы 15, установленные на патрубках, позволяют регулировать расход воздуха на фурмы. На верхней части дымовой трубы, выходящей из здания, устанавливают искрогаситель, предназначенный для улавливания раскаленных частиц и пыли, выбрасываемых из вагранки.

Газовая вагранка (рисунок 52 б) содержит: 1 – горелки; 2 – керамическую калошу; 3 – шихту, 4 – футерованная стенка вагранки; 5 – загрузочное окно; 6 – жидкий метал; 7 – копильник; 8 – горелку для обогрева копильника, 9 – желоб.

Узлами вагранки с водоохлаждаемыми колосниками (рисунок 52 б) являются: 1 желоб, 2 – летка для выпуска металла и 13 – летка для выпуска шлака, 3 – перегретый металл, 4 – шлак и, 5 – корыто для сбора воды, поступающей по коллектору 7, в шахте 8 расположены газовые горелки 11, расплавляемый металл 9 (чушковой чугун и собственные отходы), 10 - силикатные шары,12 – туннели для сжигания газа.

4.2.1.2 Пламенные (мартеновские) печи Мартеновская печь (рисунок 53) работает периодически.

Продолжительность отдельной плавки складывается из продолжительности заправки, завалки, прогрева металла, плавления и доводки его химического состава.

Page 118: Producerea semifabricatelor turnate

1 – рабочее пространство; 2 – головки для подачи воздуха и топлива;

3 – регенератор тепла; 4 – рабочие окна

Рисунок 53 – Схема мартеновской печи

Шихту загружают в мартеновскую печь через рабочие окна 4. В торцах печи имеются головки 2, которые служат для подачи топлива и воздуха в рабочее пространство 1 и для отвода из него продуктов горения: через одну головку подают топливо и воздух, через другую — отводят продукты горения.

Печь заправляют после каждой плавки, так как кладку подины необходимо ремонтировать на горячей печи. Все дефекты, образующиеся при завалке печи твердой шихтой, а также физико-химические дефекты (разъедание и размывание кладки) должны быть сразу устранены. Только при этом условии возможна продолжительная работа печи без капитального ремонта.

Рабочее пространство — это часть печи, работающая в наиболее тяжелых условиях. Для ее кладки применяют огнеупоры, обладающие высокой огнеупорностью, удовлетворительной механической прочностью при высокой температуре (до 1800 °С) и устойчивостью против механического и физико-химического воздействия материалов плавки.

В фасонно-сталелитейных цехах, изготовляющих крупногабаритные отливки для машиностроительных заводов, применяют мартеновские печи вместимостью до 50 т. В мартеновской печи из шихты, состоящей из стального и чугунного лома, выплавляют сталь.

Рабочее пространство печи представляет собой ванну, над которой сжигают топливо, а в самой ванне расплавляют и перегревают металл. Твердые элементы шихты, расплавляясь, погружаются в жидкий металл ванны, поверхность которой подрыта слоем шлака. Для перегрева металла через слой шлака, имеющего незначительную теплопроводность, необходима большая разность температур между металлом и факелом для обеспечения хорошего отражения теплоты, выделяющейся при сжигании топлива.

Б - Б А - А

Б

Page 119: Producerea semifabricatelor turnate

При температуре стали 1600 0С температура факела обычно достигает 1800—1900 °С. Для достижения такой температуры факела необходим подогрев воздуха, расходуемого для сжигания топлива. В качестве воздухоподогревателей применяют регенераторы, устанавливаемые под печью. При использовании топлива с низкой теплотой сгорания подогревают и воздух и топливо.

Выбор огнеупорного материала для футеровки ванны обусловлен технологией процесса плавки. При кислом процессе футеровка пода и нижнюю часть стен выполняют из динасового кирпича, а под печи — из кварцевого песка; при основном процессе — из магнезитового кирпича и магнезитового порошка. Верхнюю часть стен и свод печи независимо от технологии процесса плавки изготовляют из термостойкого хромомагнезитового огнеупора.

Производительность печи зависит от ее габаритных размеров и времени технологического процесса. В нагревательных печах, в которых металл необходимо нагреть лишь до заданной температуры производительность всегда выше, чем в печах, в которых после нагрева требуется определенная выдержка металла.

Количество топлива, подаваемого в печь (так называемая тепловая нагрузка печи), изменяется по ходу плавки. Максимальной тепловой нагрузке соответствуют периоды завалки и прогрева металла. В эти периоды за счет холодного (нерасплавленного металла в ванне можно увеличить количество сжигаемого топлива, так как низкая температура и большая поверхность шихты позволяют использовать мощный факел, не опасаясь перегрева и разрушения свода. По мере расплавления и доводки металла повышаются его температура и температура кладки. В этот период для облегчение условий работы свода, уменьшают тепловую нагрузку печи.

Наряду с плавильными печами в литейном производстве находят применение конвертеры. Их применяют, как для выплавки стали, так и для получения низкоуглеродистого чугуна. В конвертерном производстве топливом является сам жидкий металл. При окислении кремния и марганца теплота выделяется в количестве, достаточном для перегрева жидкого металла на 300—400 °С. При конвертерном процессе элементы жидкого металла окисляются кислородом, подаваемым через фурму. При подаче кислорода в конвертор, наряду с окислением углерода, вначале окисляется железо, а затем в результате взаимодействия оксида железа окисляется кремний и марганец

Page 120: Producerea semifabricatelor turnate

4.2.1.3 Электрические плавильные печи

Для электропечей, изготовляемых по чертежам специализированных организаций и предприятий, действует следующая система обозначений: условное обозначение (индекс) состоит из трех или четырех основных букв, нескольких цифр и вспомогательных букв и цифр.

Первая буква в индексе всех печей обозначает метод нагрева:

И — индукционный, Д — дуговой, С — сопротивления косвенный,

П — плазменный, Э —- электронный.

Вторая буква в индексе для плавильных печей обозначает выплавляемый металл: С — сталь и сплавы железа, Т — титан, Ч — чугун, А — алюминий и его сплавы, Л — латунь.

Третья буква в индексе для плавильных печей обозначает конструктивные и другие особенности: для дуговых и плазменных печей: П —- поворотный свод; Б — барабанные; В — вакуумные; для индукционных печей: К — канальные, Т — тигельные.

Четвертая вспомогательная буква обозначает: А—агрегаты, М —- миксеры, Г — гарнисажные печи, Т — ток постоянный, Р — раздаточные. Цифра после, букв обозначает вместимость в тоннах, а следующая цифра (через дробь) указывает мощность источника питания (МВ.А).

В конце индекса указывается порядковый номер исполнения (И 5, И 2 или Н 1, Н 2 и т. д.).

Пример обозначения электропечи: печь ИЧТ — 1/0,4 — индукционная печь для плавки чугуна, тигельная, вместимость 1 т, мощность 1 / 0,4 МВ.А. Электропечь ДСП —1,5 — дуговая печь для стали с поворотным сводом, вместимость 1,5 т.

Page 121: Producerea semifabricatelor turnate

4.2.1.3.1 Индукционные печи

Преимуществом индукционных печей является то, что в процессе плавки происходит интенсивное перемешивание расплава, что делает его однородным и повышает качество отливок.

а) – стационарная; б) – поворотная

1 – корпус; 2 – тигель; 3 –индуктор; 4 – поворотный механизм

Рисунок 54 – Вид индукционных печей

Другим преимуществом индукционных печей является легкий перевод печи с плавки одного сплава на плавку другого, но из-за быстрой изнашиваемости и высокой стоимости тиглей эти печи широко не применяют.

а)

3

б)

Page 122: Producerea semifabricatelor turnate

Более стойкие чугунные тигли, но и они имеют существенный недостаток — способствуют обогащению алюминиевых сплавов железом. Перед плавкой алюминия на чугунные тигли наносят жаростойкое покрытие, которое предотвращает насыщение расплава железом. В состав покрытий входят каолин, жидкое стекло и вода или графит, каолин и вода.

4.2.1.3.2 Дуговые печи

Малые дуговые печи предназначены для литья и часто работают одну или две смены, поэтому они выполняются не только с механизированной загрузкой, но и с ручной.

1 – корпус; 2 – футеровка; 3 – электроды; 4 – механизм поворота

Рисунок 55 – Дуговая печь косвенного нагрева

Корпус печи прямого действия цилиндрический цельный со сферическим днищем. Механизм наклона печи боковой. Двигатель наклона печи через редуктор приводит во вращение барабан, наматывающий трос.

Page 123: Producerea semifabricatelor turnate

1 – каркас; 2 – электрододержатели с электродами; 3 – загрузочная корзина; 4 – корпус печи; 5 – механизм подъема и поворота печи; 6 – свод печи

Рисунок 56 – Дуговая сталеплавильная печь типа ДСП вместимостью 1,5 т

Кольцо обода со сводом подвешено к поворотной площадке, на которой

закреплены также три неподвижные коробчатые стойки. По стойкам перемещаются каретки с трубчатыми рукавами, несущие электрододержатели с зажатыми в них электродами. Механизм перемещения электродов тросовый с электромеханическим приводом. Механизм зажима электрода пружинно-пневматический. Загрузка печи верхняя с помощью бадьи с секторным дном. При загрузке несущий свод и стойки поворотной площадки приподнимают и поворачивают на угол 85° с помощью механизма подъема и поворота свода с двумя двигателями переменного тока. Дверца рабочего отверстия имеет ручной механизм подъема с противовесом. Металл разливают через сливное отверстие и желоб. Ток подводится к электрододержателю двумя медными водоохлаждаемыми трубами, закрепленными на рукаве и каретке; гибкий токоподвод состоит из четырех кабелей МГЭ сечением 500 мм2 каждый.

В литейном производстве используют дуговые печи косвенного действия, в которых дуга горит между электродами (рисунок 55), что позволяет выплавлять более чистые сплавы.

1

2

3

4

5

6

Page 124: Producerea semifabricatelor turnate

4.2.1.3.3 Печи сопротивления Печи сопротивления позволяют плавить качественные сплавы цветных

металлов с температурой плавления ниже 1000 0С. Они бывают камерные и тигельные.

а) – поворотная камерная; б) – тигельная

1 – корпус; 2 – футеровка (тигель); 3 – нагревательные элементы;

4 – поворотный механизм; 5 – рабочее пространство печи

Рисунок 57 – Плавильные электрические печи сопротивления

Наряду с плавильными печами прямого нагрева, в которых металл плавится в ванне печи, в литейном производстве широко применяют камерные печи косвенного нагрева, в которых металл плавят в специальных тиглях (пламенные или электрические печи сопротивления, рисунок 58). Рабочая температура последних менее 1000 0С и применяют такие печи для плавки сплавов цветных металлов с температурой плавления ниже 1000 0С.

а) б)

5

3

2

Page 125: Producerea semifabricatelor turnate

а) – пламенная; б) – электрическая; в) - вид камерной печи

1 – горелка; 2 – загрузочное (выгрузочное) окно; 3 – нагревательная камера; 4 – теплообменник; 5 – тигель с расплавляемым металлом; 6 – нагревательный

элемент; 7 – дверца, закрывающая окно

Рисунок 58 - Схемы и вид камерной печи

6

5

Page 126: Producerea semifabricatelor turnate

4.2.2 Раздаточно-подогревательные печи Этот тип печей предназначен для заливки жидкого металла

непосредственно в форму. Изготовляет индукционные канальные печи для выдержки и перегрева чугуна ИЧКМ 6 / 0,5; ИЧКМ-16 / 0,5; ИЧКМ-40 / 1,0. Их производительность при перегреве жидкого чугуна на 100 °С составляет 1.4; 12; 24 т/ч. Для выдачи металла из печи применяют механизмы наклона печи, электродинамические насосы и избыточное давление газа над уровнем металла в печи. На рисунке 59 показана схема индукционной канальной печи.

1 – индуктор; 2 – заливочный сифон; 3 – герметичная крышка; 4 – трубка для подачи сжатого воздуха; 5 – ванна; 6 – верхняя часть разливочного сифона

(ванна с отверстием); 7 – заливаемая форма; 8 - разливочный сифон

Рисунок 59 - Схема индукционной канальной раздаточной печи

Ванна 5 печи закрыта герметичной крышкой 3. Металл заливают в печь через заливочный сифон 2, а в форму — через разливочный сифон 8, верхняя часть которого выполнена в виде ванны с отверстием 6.

Через трубку 4 в рабочее пространство печи подается сжатый воздух или инертный газ. Под действием давления воздуха жидкий металл вытесняется из ванны в разливочный сифон. Количество металла, вытекающего через отверстие 6 в форму 7 регулируется с достаточной точностью по заданной программе. Обогрев печи осуществляется индуктором 1.

1

2

3 4

5 6

8

Page 127: Producerea semifabricatelor turnate

Для использования печи с различными транспортными системами формовочной линии печь может быть установлена на тележку, перемещающуюся в продольном и поперечном направлениях. Печи подобного типа имеют вместимость до 20 т.

Отечественная промышленность изготовляет печи для заливки жидкого чугуна непосредственно в литейные формы.

4.3 Подготовка сплава

Для выплавления чугуна и стали в качестве исходных материалов

(шихты) используют литейные или передельные доменные чугуны, чугунный и стальной лом, отходы собственного производства и ферросплавы. Для понижения температуры плавления образующихся шлаков используют флюсы — известняк, доломит и др.

Для плавления цветных сплавов используют как первичные (полученные на металлургических заводах), так и вторичные (после переплавки цветного лома) металлы и сплавы, кроме того, применяют лигатуры (специально приготовленные сплавы из двух или нескольких металлов) и флюсы (обычно хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов).

В процессе плавки и после ее проводят подготовку сплава, которая заключается в их модифицировании, легировании или рафинировании.

Модифицирование - введение в жидкий металл добавок (десятые и сотые доли процента), которые существенно изменяют свойства сплава за счет изменения условий кристаллизации т.е. внутреннее строение. В качестве модификаторов используют частицы тугоплавких металлов, тем самым увеличивают число центров кристаллизации или поверхностно-активные элементы, которые образуют на поверхности кристаллов пленки, чем сдерживают их рост. Также в качестве модификаторов часто используют комплексные соединения, которые состоят из нескольких элементов обладающих раскисляющей, дегазирующей и графитизирующей способностями.

Легирование - введение в жидкий сплав различных добавок от единиц до десятков процентов, что повышает прочность, износостойкость, коррозийную стойкость и другие свойства. Бывает комплексное легирование. Легирование в отличие от модифицирования меняет не только свойства, но и химический состав.

Рафинирование (очистку) проводят различными способами (добавлением реагентов, продувкой аргоном или другими газами, обработка флюсами, выдержкой в вакууме).

Page 128: Producerea semifabricatelor turnate

4.4 Заливка форм Заполнение металлом литейных форм проводят из ковшей разной

конструкции, в которые металл заливают из печей, а также непосредственно из плавильных агрегатов. Особую сложность в литейном производстве вызывает заливка форм сплавами, склонными к окислению. В этом случае плавку металла и заливку форм совмещают в одном агрегате, работающем в вакууме или в среде инертных газов.

Использование заливочных литейных печей перед ковшевой заливкой дает ряд следующих преимуществ:

- снижается потребность в рабочей силе; - улучшаются условия труда; - повышается качество отливок; - исключается попадание шлака в формы; - уменьшаются потери металла; - выдерживается заданная температура. Литейное производство обладает высокопроизводительными

автоматическими линиями, в которых формовка и заливка осуществляются автоматически, это стратегическое направление развития ЛП. Однако автоматизация производства для некоторых процессов бывает или малоэффективной или неприемлемой, особенно для мелкосерийного производства.

Заливка форм при специальном литье бывает свободной и под действием сил (центробежных, вакуума). Иногда формы заливают непосредственно из печи. При необходимости формы очищают от случайного мусора. Форы заливают на конвейере или на специальной площадке. Температура форм при заливке зависит от сплава и толщины стенок отливки. Часто заливают горячие формы, сразу после прокалки. Залитые формы охлаждают в специальных камерах.

Заливку форм производят различными (ручными и крановыми) ковшами (рисунок 60).

б)

Page 129: Producerea semifabricatelor turnate

а) — ручные; б) — стопорный; в) — чайниковый; г) — барабанный 1—рукоятка; 2 — ковш; 3, 5 — рукоятка и штурвал для поворота ковша;

4 — рама; 6—футеровка

Рисунок 60 - Разливочные ковши Для свободной заливки используют обычные носковые и чайниковые

ковши. Первые состоят из стального кожуха и футеровки, а вторые имеют перегородку для удержания шлака при заливке сплава в форму. Ковш перед заливкой сушат и прогревают при температуре 800 0C.

Залитые литейные формы определенное время выдерживают для затвердевания расплава и охлаждения отливки. Параметры этих процессов устанавливаются техническими условиями и зависят от массы, толщины стенок и конфигурации отливок, свойства металлов и других факторов.

4.4 Выбивка отливок из форм и стержней из отливок

После кристаллизации металла в литейной форме образуется отливка,

которую затем извлекают из формы. Процесс извлечения отливок из форм называется выбивкой. Длительное охлаждение отливок в форме экономически не выгодно, но ранняя выбивка может привести к деформации и разрушению отливок ввиду недостаточной их механической прочности, возникновения больших внутренних напряжений и повышенной пластичности металла. Чугунные отливки извлекают из форм при температуре 500—800 оС, бронзовые — при температуре 300—500 °С, алюминиевые — при 200—300 °С, магниевые — при 100—150 °С.

в) г)

Page 130: Producerea semifabricatelor turnate

Способ извлечения отливок из форм зависит от размеров и способов изготовления форм, характера производства и сплавов, из которых получены отливки. Из металлических постоянных форм при литье в кокиль, центробежным способом и под давлением отливки извлекают без разрушения форм. Разовые формы — оболочковые, песчано-глинистые, по выплавляемым моделям разрушают при извлечении из них отливок. Для выбивки из песчано-глинистых разовых форм широко используют автоматические выбивные установки с решетками инерционного и встряхивающего типов. Применяют также подвесные вибрационные коромысла и скобы, закрепляемые на формах; содержимое опок выбивают путем их вибрации.

Выбивка — это извлечение отливок, сопровождающееся разрушением форм на специальном оборудовании. Выбивка форм производится пневматическим молотком или на выбивных решетках. Сыпучие наполнители и отливки удаляются из опок после кантовки в специальных приспособлениях. Дальнейшая обработка производится в зависимости от вида формы. Мелкие и средние отливки извлекают на выбивных решетках, крупные отливки—на инерционно-ударных решетках. После выбивки пустые опоки поступают обратно в формовочное отделение. Выбитую из форм горелую формовочную смесь охлаждают, просеивают и подают на приготовление формовочных смесей, а отливки—к месту очистки и обрубки.

На рисунке 61 показан пример выбивки отливок из форм.

1 - литейные формы; 2 – конвейер; 3, 6, 9 – толкатель; 4 - выбивная решетка; 5 –

стол; 7 - наклонная решетка; 8 - пластинчатый конвейер; 10 - ленточный конвейер

Рисунок 61 - Выбивное устройство для извлечения отливов из форм

Page 131: Producerea semifabricatelor turnate

Литейные формы 1 сталкиваются с конвейера 2 толкателем 3 на выбивную решетку 4. Выбитая формовочная и стержневая смесь просыпается через выбивную решетку 4 и попадает на ленточный конвейер 10, который передает ее на охлаждение, сепарацию и переработку для последующего использования. Извлеченные из формы отливки по наклонной решетке 7 передаются на пластинчатый конвейер 8 и направляются на охлаждение и выбивку из них остатков стержней. Пустые опоки толкателем 9 сталкиваются на стол 5, а с него толкателем 6 — на платформы конвейера 2, который транспортирует их к формовочным машинам. У отливок из серого и белого чугуна, как правило, сразу же отделяется литниковая система и направляется на очистку и переплавку. От стальных отливок литниковая система отделяется на отдельном участке механическим путем или с помощью газовых резаков.

На формовочных автоматических линиях часто совмещаются процессы выбивки и очистки отливок путем выдавливания из опок кома формовочной смеси, внутри которого находится отливка. При этом опоки вновь быстро возвращаются на формовочный конвейер, а отливки внутри кома формовочной смеси поступают в очистное дробеметное устройство, где происходит их очистка от смеси. Такое совмещение операций позволяет сократить цикл выбивки и очистки, а также регенерировать (восстанавливать) формовочные пески, например, из трудно отделяемых самотвердеющих смесей (ЖСС).

При выбивке отливок из форм частично разрушаются и выбиваются стержни. В основном стержни выбивают на специальных установках, либо на стадии очистки.

Выбивка стержней из корпусных отливок со сложными внутренними полостями осуществляется на гидравлических, электрогидравлических и вибрационных пневматических установках (рисунок 62).

Page 132: Producerea semifabricatelor turnate

1 – корпусная отливка; 2 – стержень; 3 – плунжер; 4 – опорный кронштейн; 5 – шток; 6 – поршень пневмоцилиндра; 7 – рама; 8 – вибратор;

9 - направляющие штанги; 10 - золотник

Рисунок 62 - Пневматическая вибрационная установка для выбивки стержней из отливок

В пневматической установке корпусная отливка 1, внутри которой

находится стержень 2, прижимается плунжером 3 к опорному кронштейну 4 путем перемещения сжатым воздухом штока с поршнем 5 внутри пневмоцилиндра 6. Он неподвижно укреплен на раме 7 выбивной установки, а цилиндр вибратора 8 вместе с плунжером 3 перемещается по направляющим штангам 9. После зажима отливки включается пневматический вибратор, золотник 10 которого с большой частотой ударяет по плунжеру 3 и передает вибрацию на отливку. Под воздействием вибрации песчаный стержень разрушается и высыпается через технологические окна в отливке.

Выбивка стержней из крупных отливок часто совмещается с процессом их очистки.

4.6 Очистка отливок Отливки очищают от остатков форм и от окалины, которая образуется при

термообработке. Способы очистки отливок очень разнообразны и их выбор зависит от характера производства, применяемых сплавов и вида литейных форм.

Основными видами очистки являются: очистка в голтовочных барабанах; дробеметная очистка (в барабанах непрерывного действия и различных камерах периодического действия); гидроочистка с добавлением песка в жидкость; электрогидравлическая очистка (на основе электрогидравлического эффекта, т.е. энергии гидравлического удара), возникающей при электрическом разряде высокого напряжения в жидкости;

Page 133: Producerea semifabricatelor turnate

ультразвуковая очистка мелких отливок в жидкостной ванне с добавлением абразивного материала; электрохимическая очистка отливок в расплаве солей.

Очистку мелких отливок производят в галтовочных и дробеметных барабанах, крупных—в гидравлических и дробеметных камерах (рисунок 63).

а) дробеметной установкой; б) в голтовочном барабане

Рисунок 63 - Схема очистки отливок

После очистки отливок от формовочной смеси с них обрубают остатки литниковых систем, заливы металла и заусенцы. Для этого применяют пневматические инструменты, зубила, молотки, кувалды. Окончательную зачистку поверхностей отливок осуществляют шлифовальными кругами.

4.7 Отрезка (отрубка) отливок Отрезка отливок от стояка или отрезку литника от отливок производят

отламыванием на прессе, отрезкой абразивными кругами, фрезами, штампами, газовой резкой. Отламывание применяют для средне и высокоутлеродистых сталей. Крупные отливки и отливки из низкоуглеродистых сталей отрезают абразивными кругами или фрезами.

После очистки, обрубки и зачистки отливки подвергают термообработке. 4.8 Термообработка отливок Литая сталь имеет крупнозернистое строение вследствие медленной

кристаллизации. Для придания стальным отливкам необходимых механических свойств и для снятия внутренних напряжений, улучшения обрабатываемости резанием отливки подвергают предварительной термической обработке, которая заключается в нагреве отливок до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующим охлаждением с заданной скоростью. Чаше всего применяют нормализацию и отжиг. После

Page 134: Producerea semifabricatelor turnate

термообработки отливки очищают, если термообработку проводят в восстановительной атмосфере, то очистка не требуется.

После термообработки, либо сразу после очистки, отливки подвергают грунтованию и окраске.

Готовые отливки контролируют и сдают на склад готовой продукции или непосредственно в цех механической обработки.

Page 135: Producerea semifabricatelor turnate

5 Дефекты отливок и меры их предупреждения 5.1 Контроль качества в литейном производстве В основу управления качеством промышленной продукции положена

организация контроля качества, своевременное выявление дефектов, их анализ и принятие оперативных мер по устранению причин их появления на всех стадиях производства. В поточно-массовом производстве промедление с принятием решения по устранению обнаруженного дефекта влечет значительные материальные потери для предприятия.

Для оперативного учета и принятия мер, обработки информации по качеству созданы классификаторы дефектов. ЭВМ используют для обработки информации по браку и как средство получения рекомендаций для принятия решений по устранению дефектов.

Контроль качества проводят на всех технологических этапах и во всех отделениях литейного цеха:

- контроль качества исходных материалов (для составления шихты, формовочных и стержневых смесей); контроль качества и величины износа всей оснастки (моделей, стержневых ящиков, опок, кондукторов, сушильных плит и т. д.);

- контроль качества и износа формовочных и стержневых машин; контроль качества жидкого металла (химического состава, степени раскисления, склонности к отбелу, газонасыщенности и т. д.);

- контроль качества форм и стержней; контроль качества готовых отливок.

Отливки тщательно контролируют. Проверяют их геометрические и базовые размеры, необходимые для дальнейшей механической обработки, особенно на автоматических линиях. Отливки, работающие под давлением, проверяют на гидравлическую пробу различными методами (отливку или заполняют жидкостью под давлением, или погружают в жидкость и нагнетают воздухом). В особо ответственных случаях отливки подвергают металлографическому и химическому исследованию. При необходимости

Page 136: Producerea semifabricatelor turnate

исследования механических свойств металла, одновременно с отливками отливают соответствующие образцы или вырезают их из определенных, предусмотренных конструкцией, мест отливки.

Для контроля качества отливок используют различные методы, от простых до самых совершенных. Простыми методами являются методы визуального осмотра, шаблонов, калибров и т. д. Совершенными — магнитного, ультразвукового, рентгеновского облучения и с использованием изотопов (гамма-дефектоскопия) и др. Эти методы, не разрушая изделия, позволяют установить местонахождение и величину дефекта. Процессы дефектоскопии в массовом производстве автоматизированы.

5.2 Виды литейных дефектов

Бракованной называют такую отливку, которая имеет хотя бы один

недопустимый по техническим условиям дефект. Дефекты могут быть по несоответствию микроструктуры, химического состава, физических и механических свойств. В соответствии с ГОСТ 19200—73 принятая классификация дефектов отливок состоит из четырех групп. Группа I— несоответствие по геометрии (недолив, разностенность, перекос, вылом). Группа // —дефекты поверхности (пригар, ужимина, нарост, залив). Группа III — несплошности в теле отливки (усадочные раковины, газовые раковины, пористость, утяжина). Группа IV — различные включения (неметаллические, металлические и королек).

Схемы основных видов литейных дефектов показаны на рисунке 64.

5 6 7 8

9 10 11 12

Page 137: Producerea semifabricatelor turnate

а) - несоответствие по геометрии; б) – дефекты поверхности; в) - несплошности в теле отливки; г) - включения

1 – недолив; 2 – вылом; 3 – перекос; 4 - разностенность; 5 – пригар; 6 – нарост; 7 – ужимина; 8 – залив; 9 - усадочные раковины; 10 – утяжина;

11 - газовые раковины; 12 – пористость; 13 – металлические; 14 – неметаллические; 15 королек

Рисунок 64 - Схемы основных видов литейных дефектов

Причин возникновения брака очень много: некондиционные исходные формовочные материалы; плохое качество шихты для плавки металла; неудачная конструкция детали (деталь не технологична); неудачная конструкция литниковой системы и плохо продуманная литейная технология; низкое качество форм и стержней; слабый технологический контроль и др.

13 14 15

Page 138: Producerea semifabricatelor turnate

6 Техника безопасности и противопожарная защита В литейных цехах, где имеется в большом количестве жидкий металл,

особенно остро стоит вопрос о безопасной эксплуатации печей для плавки и выдержки жидкого металла, а также его транспортирования в ковшах и разливки.

При попадании жидкого металла на воду, другую жидкость, или на влажную поверхность происходит мгновенное испарение жидкости и выброс жидкого металла. Поэтому приямки плавильных печей и печей выдержки должны быть сухими, чтобы при попадании в них жидкого металла не было его выбросов. Транспортировочные ковши для жидкого металла должны быть предварительно высушены и прокалены. Формы для заливки жидкого металла также предварительно просушивают.

В конструкциях плавильных печей и миксерах имеются элементы, охлаждаемые водой. Это индукторы, сводовые кольца дуговых электропечей, заслонки и т. д. Для охлаждения этих элементов используют специально подготовленную воду. При этом практически не происходит выпадения накипи.

Для нормальной работы водоохлаждаемых элементов необходимо постоянное поступление и слив воды с температурой, не превышающей 60 °С. Контроль за поступлением и температурой слива воды осуществляют с помощью автоматики или вручную. Печи и сушила обогревают электроэнергией или газом.

Наибольшую опасность представляют печи и сушила с газовым обогревом и печи с защитной атмосферой, содержащей СО, Н2 и СН4.

6.1 Требования к газовому оборудованию и печам

Природный газ и продукты его неполного горения ядовиты и в смеси с воздухом образуют горючую и взрывоопасную смесь. Подобным образом ведут себя и другие горючие газы. Газовое топливо, продукты неполного горения и контролируемые атмосферы часто не имеют запаха, цвета и способны проникать через мельчайшие не плотности и даже через фильтры противогазов. В составе рассматриваемых газов могут быть оксиды углерода, сернистые соединения, метан, ацетилен, этан, этилен, аммиак и т. д. Эти газы обладают отравляющими свойствами.

Эти особенности газового топлива обусловливают правила техники безопасности при работе на оборудовании с газовым обогревом. Газопроводы

Page 139: Producerea semifabricatelor turnate

разрешается крепить к каркасам печей на кронштейнах или на подвесках с хомутами. Приваривать хомуты и кронштейны к газопроводам не разрешается.

Не допускается прокладка газопроводов в тех местах, где они могут омываться горячими продуктами горения или соприкасаться с раскаленным или расплавленным металлом. При параллельной прокладке газопроводов и электропроводов или кабелей расстояние между ними должно быть не менее 250 мм, а в местах пересечений — не менее 100 мм. Пересечение газопроводами вентиляционных шахт, воздухопроводов и т. п. не допускается.

На печах должны быть установлены приборы для замера давления газа у горелок; давления воздуха у горелок; разрежения в печном пространстве или дымоотводящем борове. Это дает возможность контролировать процесс сжигания газа. При падении давления газа или воздуха выше допустимого предела горелку необходимо погасить во избежание ее затухания.

Регулярный отвод продуктов горения газа—необходимое условие протекания процесса сгорания газа. При исчезновении разрежения в печном пространстве или в дымоотводящих боровах процесс сгорания газа нарушается с возможным затуханием горелки и образованием взрывоопасной газо-воздушной смеси в пространстве печи.

На печах следует устанавливать горелки, прошедшие государственные испытания и изготовленные предприятиями, имеющими на то право. Государственные испытания предусматривают проверку основных показателей: производительности, оптимального давления газа и воздуха, коэффициента инжекции, пределов регулирования, полноты горения газа.

При работе горелок на дутьевом воздухе обеспечивается автоматическое прекращение подачи газа в случае падения давления дутьевого воздуха ниже допустимого предела. Подача газа прекращается как при падении, так и при повышении его давления выше нормы, в противном случае горелка или ряд горелок могут погаснуть, газо-воздушная смесь заполнит печное пространство, что может привести к взрыву.

При установке горелок необходимо, чтобы расстояние от выступающих частей горелок или арматура до стен других частей здания или оборудования было не менее 1 м.

Page 140: Producerea semifabricatelor turnate

В зависимости от конструкции на печах могут быть установлены взрывные клапаны, которые размещают таким образом, чтобы при их срабатывании была обеспечена безопасность обслуживания персонала.

Трубы соединяют сваркой. Резьбовые и фланцевые соединения допускаются только в местах установки отключающих устройств, регуляторов давления, контрольно-измерительных приборов и другой арматуры. Резьбовые соединения допускаются также при монтаже газопроводов низкого давления внутри здания. Все вновь сооруженные и капитально отремонтированные газопроводы испытывают на прочность и плотность.

На каждый газовый печной агрегат составляют инструкцию по эксплуатации и схему газопроводов агрегата с указанием всего газового оборудования. Инструкции должны быть вывешены у агрегатов. Перед пуском в работу топки и печное пространство агрегатов проветривают. Время проветривания указано в инструкции в зависимости от проветриваемого объема.

Прежде чем приступить к розжигу горелок, следует проверить давление газа в газопроводе перед печью, а при подаче воздуха от дутьевых устройств — давление воздуха, наличие разрежения в печном пространстве и при необходимости отрегулировать его.

Запорное устройство на газопроводе перед горелкой можно открывать только после поднесения к горелке зажженного запальника, факела или другого средства, воспламеняющего газ. При зажигании горелки к ней должно подаваться минимальное количество воздуха, обеспечивающее полное возгорание газа и исключающее отрыв пламени.

Вентиляторы подачи воздуха включаются до зажигания горелок. Если при зажигании или в процессе регулирования горелки происходит отрыв, проскок или затухание пламени, то перед повторным зажиганием после устранения неисправностей печное пространство необходимо снова проветрить.

Запрещается оставлять без надзора работающие газовые печи, а также эксплуатировать их при наличии неисправностей и при отсутствии тяги. В случае прекращения подачи газа необходимо немедленно перекрыть отключающее устройство на вводе газопровода в цех и у агрегатов.

Page 141: Producerea semifabricatelor turnate

При длительной остановке печей газопроводы должны отключаться с установкой заглушки после запорного устройства, а продувочные свечи после отключения газопровода должны оставаться в открытом положении. Заглушки должны иметь выступающие за пределы фланцев хвостовики.

При авариях или пожаре в цехе подача в цех газа должна быть немедленно прекращена. Нагружать газопроводы всякого рода тяжестями, а также использовать их в качестве опорных конструкций запрещено. Запрещается также использовать газопроводы в качестве заземления.

6.2 Требования к устройству и установке электропечей

Все аппараты и приборы на печах следует располагать таким образом, чтобы было обеспечено безопасное обслуживание и чтобы возникающие в аппаратах при их эксплуатации искры или электрические дуги не могли причинить вреда обслуживающему персоналу, вызвать короткое замыкание или замыкание на землю. От открытых частей, находящихся под напряжением, до ограждения должны быть обеспечены расстояния: не менее 100 мм при сетках и 50 мм при сплошных съемных ограждениях.

Электрические аппараты (пускатели, контакторы и т. д.) и пирометрические приборы рекомендуется устанавливать на раздельных щитах. Не допускается прокладка в одной трубе проводов пирометрических цепей с проводами электропитания.

Необходимо полностью исключить возможность случайного прикосновения обслуживающего персонала к нагревательным элементам, находящимся под напряжением выше 36 В. С этой целью применяют блокировки, отключающие печи от сети при открывании их окон.

Указанные требования распространяются на печи, работающие при напряжении до 1 кВ. К печам, работающим при напряжении выше 1 кВ, предъявляются более жесткие требования, оговариваемые в правилах эксплуатации электроустановок. В печах с принудительной циркуляцией рабочей атмосферы, в которых не исключается выброс горячего газа через открытый проем печи, должна быть предусмотрена блокировка, отключающая питание электродвигателей печных вентиляторов, обеспечивающих циркуляцию печной атмосферы перед открытием заслонки или крышки.

В печах с механизированным подъемом и опусканием заслонок должна

Page 142: Producerea semifabricatelor turnate

быть исключена возможность самопроизвольного опускания заслонок при отключении или поломке механизма. Устройства, создающие пламенные завесы, а также продувочные свечи и отверстия печей должны быть оборудованы запальниками, обеспечивающими воспламенение выходящих газов.

Электрическое сопротивление между электронагревателями и корпусом холодной печи с просушенной футеровкой должно быть не менее 0,5 МОм.

Дополнительные требования к индукционным печам: электрическое сопротивление изоляции между индуктором и корпусом печи должно быть не менее значения, полученного из расчета 1 кОм на 1 В номинального напряжения индуктора. Сопротивление изоляции между отдельными частями кожуха печи, а также между всеми стяжными болтами и кожухом должно быть не менее 0,5 МОм.

6.3 Противопожарные мероприятия

Правила пожарной безопасности при работе с газовыми и электрическими печами в каждом конкретном случае предусматривают порядок проведения работ, исключающий возникновение пожара. Наибольшую опасность в пожарном отношении представляют газовые печи. Очень опасны выплески масла из закалочных баков, приводящие к тому, что разлившееся масло, как правило, имеющее высокую температуру, загорается на большой площади.

Противопожарные мероприятия в основном сводятся к профилактическим мерам: поддержание в исправном состоянии газопроводов и газового оборудования, системы маслопроводов и закалочных баков, системы гидропривода, исключающее течь масла в гидроцилиндрах и трубопроводах; поддержание в порядке систем электрического нагрева, предотвращение выплесков и утечек жидкого металла и шлака и т. д.

В цехах предприятия должны быть установлены противопожарные посты, где должен находиться противопожарный инвентарь (ломы, топоры, лопаты, багры, ведра) и средства тушения пожара (огнетушители, ящики с сухим песком).

Page 143: Producerea semifabricatelor turnate

7 Проектирование отливки и элементов литейной формы 7.1 Основы конструирования литых заготовок В зависимости от массы, отливки подразделяют на 4 весовые группы:

- мелкие — до 100 кг, - средние - от 101 до 1000 кг, - крупные - от 1001 до 5000 кг, - очень крупные - свыше 5001 кг. По назначению отливки подразделяют на: неответственные, ответственные

и особо ответственные. Последние эксплуатируют в условиях динамических и знакопеременных нагрузок и их испытывают на прочность. Ответственные отливки работают в режиме статических нагрузок и трения скольжения. Неответственные отливки не рассчитывают на прочность. Размеры таких отливок определяются конструкционными и технологическими требованиями.

Серийность (годовой выпуск заготовок одного наименования) определяется группой производства, массой отливки и составляет: от 300 шт. для мелких отливок единичного производства, до 3000 шт. – мелкосерийного, до 35000 шт. - серийного, до 200000 шт. —крупносерийного и свыше 200000 шт. для массового производства. Для очень крупных отливок их число составляет - соответственно 10, 50, 150, 1000 и свыше 1000 шт.

Разработка литейной технологии (составление технической документации, чертежей, технологических карт, эскизов и т.д.) должна базироваться на современном уровне техники и технологии и выполняется в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.

ГОСТ 3.1125-88 (разъем формы, величина припусков на механическую обработку, границы стержней, вывод газов, места подрезки).

ГОСТ 3212-92 (формовочные уклоны), ГОСТ 26645-85 (класс точности изготовления отливок). 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.

Page 144: Producerea semifabricatelor turnate

7.2 Элементы литейной формы Разработка отливки, являющейся исходной заготовкой для последующей

механической обработки, предшествует проектирование элементов литейной формы (ЭЛФ).

ЭЛФ используются также при последующем проектировании технологии изготовления заготовки и чертежей модельной и другой оснастки. Чертеж ЭЛФ выполняется на одной из копий чертежа готовой детали.

На чертеже ЭЛФ показываются: 1) линии разъема моделей и литейной формы во всех необходимых

проекциях. Над линией разъема, выполняемой в виде сплошной линии, дается надпись разъем модели, формы (РМФ). Плоскость разъема моделей и формы должна обеспечить наименьшую трудоемкость изготовления моделей и формы, беспрепятственное удаление модели из формы (или отливки из постоянной формы), точность геометрических размеров отливки и снижение затрат на очистку и дальнейшую обработку отливки. При этом части модели, которые при её извлечении могут разрушить форму, делают отъемными. Отъемные части удаляют из формы после извлечения модели;

2) положение отливки в форме при заливке. Оно, в свою очередь, зависит от требований, предъявляемых к плотности и шероховатости отдельных элементов отливки и т.д. Чтобы обеспечить направленную кристаллизацию металла, наиболее массивные части отливки располагают вверху (рисунок 65), ответственные поверхности – внизу или вертикально. Положение отливки отмечают стрелками и буквами (В - верх и Н -низ) возле этих стрелок, перпендикулярно концу линии разъема (рисунок 66);

D1, D2, D3 – толщина стенки отливки; 1 – прибыли

Рисунок 65 – Конструкция литой детали, обеспечивающей направленное затвердение отливки

Page 145: Producerea semifabricatelor turnate

3) поверхности, на которые назначается припуск на механическую обработку. Величина припуска на механическую обработку указывается цифрой перед обозначением шероховатости;

4) контур литников и прибылей; 5) напуски отливок, к которым относятся не отливаемые отверстия и

другие полости, местные и дополнительные утолщения, формовочные уклоны, усадочные рёбра, технологические приливы

а) не выполняемые отверстия зачёркивают сплошной тонкой линией; б) утолщения вводятся для упрочнения модельной оснастки, а также для

стенок и рёбер не укладывающиеся в минимальные толщины, на чертеже они изображаются так же, как и припуск;

в) технологические приливы, усадочные рёбра и формовочные уклоны изображаются сплошной основной линией.

6) стержни и способы их фиксации. Число и границы стержней определяются формой полости. Всем стержням присваиваются номера в порядке установки их в форму (рисунок 66). Зазоры между знаками формы и стержней указываются только в случае отклонения от рекомендуемых стандартов. В том случае, когда нельзя разместить знаки, или в случае, если расстояние между знаками велико для устойчивого расположения стержней, для фиксации последних используются жеребейки (рисунок 66).

А

А

1 – прибыли; 2 – литниковая система; 3 – отливка; ст – стержень (например, ст.1 – стержень № 1)

Рисунок 66 – Чертёж элементов литейной формы

В РМФ Н

1

2

3

Page 146: Producerea semifabricatelor turnate

Для случая, когда чертеж ЭЛФ не дублируется, применяются цветные изображения информации:

а) красные - контур припуска, литников, прибылей, выпоров; б) синие - контуры стержней и знаков, а также линии разъема. 7.3 Чертеж отливки Чертеж отливки разрабатывается на основе чертежа готовой детали и

ЭЛФ и он служит связующим документом между литейным и механическим цехом, являясь для первого чертежом готового изделия, а для второго – чертежом исходной заготовки. Поэтому в производственных условиях чертеж исходной заготовки представляет собой результат совместной работы технологов литейного и механических цехов. При разработке чертежей отливок сложных, особо ответственных деталей к этой работе привлекается конструктор основного производства. Однако ведущим разработчиком чертежа является технолог механического цеха. Правила выполнения чертежа регламентированы стандартом /5/, а разработка отливки ГОСТ 26645 – 85 /6/.

В основной надписи чертежа за шифром детали пишут слово "отливка". Для разовых заказов или мелкосерийного производства разрешается совмещать чертеж отливки с чертежом ЭЛФ. Для серийного и массового производств оформляется отдельный чертеж литой заготовки (рисунок 67).

Рисунок 67 – Совмещение вида отливки и детали (к назначению

припусков на механическую обработку и формовочных уклонов)

Page 147: Producerea semifabricatelor turnate

На этом чертеже контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстия, впадины и выточки, не выполняемые в литье, вычерчиваются сплошной тонкой линией.

При вычерчивании контура отливки, выполняемого сплошной контурной линией, учитываются все припуски и уклоны, указываются их величины, а также размеры отливки с предельными отклонениями.

Остатки питателей, стяжек и прибылей, если они не удаляются полностью в литейном цехе, изображаются на чертеже отливки. Линия удаления должна соответствовать способу отрезки: при отрезке резцом, дисковой фрезой, пилой и т.д. она выполняется сплошной тонкой линией, при огневой резке или обламывании – сплошной волнистой линией.

Усадочные ребра и технологические приливы, не удаляемые в литейном цехе, изображаются полностью сплошной основной линией.

На чертеже отливки на всех базовых поверхностях обязательно указывают исходные базы (знаком ). Размеры отливки привязывают к этим поверхностям.

Исходная база заготовки является черновой базой для первых операций механической обработки. Обычно отливки представляют собой сложную пространственную систему, поэтому черновая база должна однозначно определить положение отливки в выбранной системе координат обработки и лишить заготовку всех шести степеней свободы (заготовка не должна иметь сдвига и вращения относительно трех координатных осей технологической оснастки).

Выбранная черновая база должна обеспечивать в возможной степени равномерное снятие припуска при последующей обработке поверхностей, а также наиболее точное взаимное положение обработанных и необработанных поверхностей детали.

Для этой цели черновые базовые поверхности должны быть по возможности гладкими, не иметь литейных (формовочных) уклонов; на них не следует размещать литники, прибыли, плоскости разъема литейных форм. Наиболее оптимальное решение достигается в случае, если в качестве исходных баз выбираются необрабатываемые поверхности, с которыми другие, обрабатываемые поверхности, связаны точной размерной связью.

Шероховатость и глубина поверхностного слоя, т.е. слоя с измененными физико-химическими свойствами, может быть определена по таблице 7.

Page 148: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица 7 – Шероховатость и глубина поверхностного слоя литых заготовок, мкм

Чугун Сталь Цветные металлыи сплавы

Способ литья шероховатость,

RZ

глубина поверх. слоя, T

шероховатость,

RZ

глубина поверх. слоя, T

шероховатость,

RZ

глубина поверх. слоя, T

В песчаные формы по деревянным моделям

320 и грубее 500 320 и

грубее 500 320 и грубее 500

В песчаные формы по металлическим моделям 320–160 500 300 300 320–160 200

В кокиль 320–160 300 320-160 200 160–80 100 В оболочковые формы 80–40 260 160–80 160 80–40 100 Под давлением — — — — 80–40 100 По выплавляемым моделям 80–40 170 80–40 100 40–20 60

Примечание - При нагреве для термообработки в нормальной атмосфере глубина поверхностного слоя для чугуна и стали увеличивают в 1,5-2 раза.

В студенческих работах разрешается в целях сокращения времени на ее

оформление выполнять чертежи отливки для всех типов производства совмещенными с чертежом ЭЛФ и использовать чертеж готовой детали согласно первого задания.

Для сокращения объема работ по чертежу ЭЛФ разрешается не указывать:

а) контуры литников и прибылей, ограничившись указанием линий их удаления;

б) усадочные ребра; в) номера и способы фиксации стержней, ограничившись лишь указанием

контура отливки, получаемого с помощью стержней.

Page 149: Producerea semifabricatelor turnate

Список использованных источников

1. Абрамов Г.Г., Панченко Б.С. Справочник молодого литейщика -

М.: Высшая школа, 1991 – 319 с. 2. Афонькин М.Г., Магницкая М.В. Производство заготовок в

машиностроении. – Ленинград: Машиностроение, 1987. - 256 с. 3. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение,

1996. – 156с. 4. Беккер М.К. Литье под давлением. - М.: Высшая школа, 1985.- 184 с. 5. ГОСТ 2.308-79. ЕСТД. Указание на чертежах допусков. Допустимые

отклонения размеров. - Введ. 01.01.80 – М.: Издательство стандартов, 1988.–19с

6. ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припусков на механическую обработку. - Введ. 01.01.80 – М.: Издательство стандартов, 1989. 55с.

7. ГОСТ 3.1125- 88. ЕСТД. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок. – Вед. 01. 01.89 – М.: Издательство стандартов, 1988. - 10 с.

8. ГОСТ 3.1201-85. ЕСТД. Оформление, обозначение технической документации. Технологическая документация на отливки. - Введ. 01.07.86 – М.: Издательство стандартов, 1985. - 10 с.

9. ГОСТ 3212-92. Уклоны формовочные. - Введ. 01.07.80 – М.: Издательство стандартов, 1985. - 10 с.

10. Захаров Б.В., Берсенева В.Н. Прогрессивные технологические процессы и оборудование при термической обработке металлов. – Москва: Высшая школа, 1988г. – 71 с.

11. Килов А.С. Обработка материалов давлением в промышленности – Оренбург.: ГОУ ОГУ, 2003 – 267 с.

12. Килов А.С, Вольнов С.В., Килов К.А.. Производство заготовок. Объемная штамповка – Оренбург.: ГОУ ОГУ, 2004 – 155 с.

13. А.с. № 1528601, МПК В 21 D 28/14. Способ изготовления выплавляемой модели. / А.С Килов. (СССР). - № 3853363 / 31-27. Заяв..11.02.85. Опубл.15.10.1987, БИ №38.

14. А.с. №1528600, МПК В 21 D 28/14. Способ изготовления деревянной модели. / А.С Килов. (СССР). - № 3853363 / 31-27. Заяв..11.02.85. Опубл.15.10.1987, БИ №38.

15. Кнорозов Б.В., Усова А.Ф., Третьяков А.В. и др. Технология металлов и материаловедение.. М.:Металлургия. 1987г. 800 с.

16. Литейное производство /Под ред. И.Б.Куманина. – М.: Машиностроение, 1971. – 319 с.

17. Материаловедение. /Под общ. редакцией Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 648 с.

Page 150: Producerea semifabricatelor turnate

18. Охрименко Я.М., Смирнова Ю.В., Юхтанов Д.В. Защитно-смазочные покрытия и смазочно-охлождающие жидкости. – М.: Машиностроение, 1983. – 64 с.

19. Панов А.А., Аникин В.В. и др. Обработка металлов резанием: Справочник технолога.- М.: Машиностроение, 1988.

20. Патент РФ № 2207929 Модель кристаллической решетки. МПК G 09 B 23/26 / В.А. Бондаренко, А.С. Килов, О.А. Килова (RU) Заявка № 2001132453/12... Приор.29.11.2001. опбл. 09.09.2003.

21. Смазочно-охлаждающие технологические средства: Справочник. /Под общей редакцией проф. С.Г. Энтелиса, канд. техн. наук Э.М. Берлинера. - М.: Машиностроение, 1975. – 496 с.

22. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – T.1. – 656 с.

23. Технология конструкционных материалов / Под ред. А.М. Дальского - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

24. Технология металлов и сварки /Под общ. ред. П.И.Полухина. М.: Машиностроение. 1984. - 464 с.

25. Установки индукционного нагрева. /Под редакцией А.Е. Слухоцкого. – Ленинград: Энергоиздат, 1981. - 328 с.

Page 151: Producerea semifabricatelor turnate

Приложение А (справочное)

Алгоритм выполнения задания по проектированию отливки Для разработки технологического процесса получения заготовки в виде

отливки необходимо выполнить следующее: 1) ознакомиться с краткими характеристиками способов получения

отливок в разовых и многоразовых (постоянных) формах; 2) ознакомиться с образцами и чертежами отливок, полученных

различными способами, обращая при этом особое внимание на компоненты отливок, состояние поверхности, напуски отливок;

3) на заданную руководителем деталь и объем её выпуска: а) установить тип производства; б) выбрать и обосновать способ получения отливки; в) разработать основные элементы литейной формы; г) разработать чертеж отливки; д) рассчитать коэффициент использования металла; е) оформить семестровую работу. Примечание: рекомендуется назначать объем выпуска детали в двух

вариантах, соответствующих двум типам производства. Проектирование отливки выполняется по двум вариантам, подвергаемым технико-экономическому сопоставлению.

Page 152: Producerea semifabricatelor turnate

Приложение Б (справочное)

Методика составление графического документа

(чертежа) разрабатываемой отливки 1 По заданному объему выпуска отливок с учетом её материала по

таблице Б.1 определить тип производства. Таблица Б.1 – Примерная связь между годовым количеством отливок и

типом производства

Годовой выпуск отливок при массе отливокиз чугуна и стали, кг Тип производства

до 20 Св. 20 до 100 Св. 100 до 500Единичное Мелкосерийное Среднесерийное (серийное) Крупносерийное Массовое

до 300 300 – 3000

3000 – 35000 35000 – 200000 свыше 200000

до 150 150 – 2000

2000 – 15000 15000 – 100000 свыше 100000

до 75 75 – 1000

1000 – 6000 6000 – 40000 свыше 40000

Примечание - При других материалах отливок указанные значения масс умножаются: для титановых сплавов – на 0,5, для алюминиевых сплавов – на 0,35, для магниевых сплавов – на 0,1.

2 Тщательно изучить чертеж детали. С учетом типа производства,

руководствуясь таблицами Б.1 и Б.2, обосновать способ получения отливок для различных вариантов конкретного типа производства. При проектировании литья в кокиль или в оболочковые формы допустимо применение стержней, изготовляемых в разовых, не отверждаемых с оснасткой формах.

Таблица Б.2 – Основные характеристики способов получения отливок

Способ литья Способ изготовления форм

Масса отливок, т

Материал отливок

Тип производства

1 2 3 4 5 Литье в сырые песчаные формы

Ручная и машинная формовка с ручным выемом деревянных и металлических моделей

До 200 Сталь, чугун, цветные сплавы

Единичное и мелкосерийное

Литье в сырые и подсушенные песчаные формы

Машинная формовка с механизированным выемом моделей из форм

До 2

Сталь, чугун, цветные сплавы

Серийное

Page 153: Producerea semifabricatelor turnate

Продолжение таблицы Б.2

1 2 3 4 5 То же Литье в оболочковые формы Литье по выплавляемым, растворяемым моделям Литье в кокиль Литье под давлением

Машинная формовка по металлическим моделям с машинным изготовлением стержней и калибровкой их по шаблонам Ответственные фасонные отливки по металлическим моделям и стержневым ящикам Ответственные фасонные отливки с толщиной стенок до 0,8 (иногда 0,5) мм и отверстием свыше 2 мм Сложнофасонные отливки с толщиной стенок от 3 мм Тонкостенные отливки сложной конфигурации

До 0,1 До 0,15 До 0,1 До 0,15 До 0,05

То же То же Высоколеги-рованные стали и титановые сплавы Магниевые и алюминие-вые сплавы Магниевые, алюминие-вые и цинко-вые сплавы

Крупносерий-ное и массовое Крупносерий-ное, массовое и особоответстве-нные отливки

То же

То же Крупносерийное и массовое производство

3 Определить положение заготовки в форме в момент её заливки, а

также поверхности разъёма формы, нанести на чертеже синим цветом линию разъема моделей и форм, нанести буквенные указания РМФ, В и Н.

4 Установить поверхности отливки, принимаемые в качестве исходной базы для последующей механической обработки; нанести знаки исходной базы.

5 Определить, какие отверстия и полости будут выполняться с помощью разовых стержней; нанести синими линиями контуры поверхностей этих полостей.

Неотливаемые полости (отверстия) зачеркнуть двумя сплошными тонкими диагональными линиями.

6 Определить поверхности, на которые по соображениям требований точности и шероховатости назначается припуск на механическую обработку.

Согласно графиков (рисунок Б.1) выявить минимальные толщины стенок отливок в песчаные и оболочковые формы, установить дополнительные утолщения на стенках, ребрах, бобышках, не укладывающиеся в минимальные толщины стенок и ребер, а также местные утолщения, вводимые для упрощения модельной оснастки.

Page 154: Producerea semifabricatelor turnate

K – минимальная толщина стенки отливки (мм); N – габариты отливки (мм) при материалах отливки:

1 – сталь; 2 – серый чугун; 3 – бронза; 4 – алюминиевые сплавы

Рисунок Б.1 – Зависимость минимальной толщины стенок отливки от её материала и габаритных размеров

Установить необходимые формовочные уклоны на обрабатываемых и

необрабатываемых поверхностях, руководствуясь рисунком Б.2, таблицами Б.3 или Б.4 (при литье в песчаные или в оболочковые формы).

H – высота формообразующей поверхности; α – угол наклона в градусах; a – формовочный уклон (в мм); а, б – схемы уклонов обрабатываемых

поверхностей; в – схема уклона необрабатываемой поверхности

Рисунок Б.2 – Формовочные уклоны

N,мм

K,мм

Page 155: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица Б.2 – Величина формовочных уклонов при применении песчано-глинистых смесей

Формовочный уклон при материале модельного комплекта Высота основных

формообразующих поверхностей H, мм металлический или

из пластмасс деревянный

Менее 10 Свыше 10 до 18 Свыше 18 до 30 Свыше 30 до 50 Свыше 50 до 80 Свыше 80 до 120 Свыше 120 до 180 Свыше 180 до 250

2°17′ или 0,4 мм 1°36′ или 0,5 мм 1°09′ или 0,6 мм 0°48′ или 0,7 мм 0°34′ или 0,8 мм 0°26′ или 0,9 мм 0°19′ или 1,0 мм 0°19′ или 1,4 мм

2°54′ или 0,5 мм 1°54′ или 0,6 мм 1°31′ или 0,8 мм 1°02′ или 1,0 мм 0°43′ или 1,1 мм 0°32′ или 1,2 мм 0°23′ или 1,6 мм 0°22′ или 2,5 мм

Примечание - В таблицах стандарта (ГОСТ 26645 - 85)H = до 2500.

В тех случаях, когда технологическим процессом предусмотрено снятие

полуформы с модели, величины уклонов увеличиваются в 1,5 раза для металлического модельного комплекта и в 2 раза для деревянного.

Формовочные уклоны в стержневых ящиках принимаются равными уклонам моделей.

Указать на чертеже сплошными линиями красного цвета границы припуска и напусков (дополнительные утолщения, а также формовочные уклоны).

Таблица Б.4 – Величины формовочных уклонов при выполнении

оболочковых форм по металлическим моделям

Высота основных формообразу- ющих поверхностей H , мм Формовочный уклон

Менее 10 От 1°43' – до 0,30 мм Свыше 10 до 18 1°16' – 0,40 мм Свыше 18 до 30 0°57' – 0,48 мм Свыше 30 до 50 0°41' – 0,55 мм Свыше 50 до 80 0°30' – 0,70 мм Свыше 80 0°17' – 0,75 мм

7 Линиями красного цвета указать на чертеже остатки питателей,

стяжек и прибылей с учетом способа их удаления. 8 Нанести размерные линии, определяющие размер и положение

обрабатываемых поверхностей отливки.

Page 156: Producerea semifabricatelor turnate

На поверхности вращения, а также другие поверхности с явной одновременно двухсторонней обработкой размерная линия определяет их диаметр или расстояние между противоположными поверхностями. Положение других поверхностей, как правило, привязывается к исходной базе. Исключение составляют случаи, когда ступени, уступы поверхности формируются единым модельным элементом.

9 С учетом материала, габаритов и сложности отливки, выбранного способа литья и типа производства установить класс точности размеров отливки.

Согласно ГОСТ 26645-85 установлено 22 класса точности величин размеров и масс отливок (с № 1 по № 16 и промежуточные 3 Т, 5 Т, 7 Т, 9 Т, 11 T и 13 T).

Рекомендуемые классы точности размеров и масс приводятся в таблице Б.5.

10 Определить припуск на механическую обработку. Припуск на механическую обработку стандартом задается на сторону;

при этом устанавливаются основные и дополнительные припуски. Для определения величины основного припуска установлено шесть рядов припусков. Рекомендуемые ряды припусков зависят от способа литья, типа производства и типа металла (сплава) отливки.

Значения рядов припусков приведены в таблице Б.5. 11 Предельные отклонения смещения от номинального положения

элементов отливки по плоскости разъема не должны превышать установленных в таблице Б.6. При этом расстояние между центрирующими устройствами формы больше или равно габаритному максимальному размеру отливки. Для размеров элементов, формируемых в одной части формы (или стержне), они не назначаются.

Page 157: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица Б.5 – Классы точности размеров (масс) и ряды припусков на механическую обработку отливок для различных способов литья

Цветные металлы с температурой плавления ниже 700 °C

Цветные металлы с температурой плавления выше 700 °C, серый чугун

Ковкий, высокопрочный и легированный чугун, сталь

Способ литья

Наибольший габарит-ный размер отливки, мм Классы точности размеров и масс

отливок и ряды припусков Литье под давлением в металлические формы Литье в керамические формы и по выплавляемым и выжигаемым моделям Литье в кокиль и под низким давлением в металлические формы без и с песчаными стержнями, литье в песчаные оболочко-вые формы, отвержда-емые в контакте с оснасткой Литье в песчаные формы, отверждаемые вне контакта с оснаст кой, центробежное, в сырые и сухие песча но-глинистые формы

До 100 Свыше 100 До 100 Свыше 100 До 100

Свыше 100 До 630 Свыше 630 До 630 Свыше 630 До 4000 Свыше 4000

153 −T

163−

163−

2174

−−

2194

−−

31105

−−T

31115−

− T

42116

−−

42127

−−

53138−

− T

163−

174 T−

2174

−− T

2175

−−T

31105

−−T

31115−

− T

42116

−−

42127

−−T

53138−

− T

63138

−−T

174 T−

175 −T

2175

−−T

2185

−−

31115−

− T

42116

−−

52127

−−T

52137−

− T

63139

−−T

64149

−−

Примечание - В числителе указаны классы точности размеров и масс, в знаменателе – ряды припусков. Меньшие их значения относятся к простым отливкам и условиям массового автоматизированного производства; большие значения к сложным, мелкосерийно и индивидуально изготовляемым отливкам; средние – к отливкам средней сложности и условиям механизированного серийного производства. Классы точности масс следует принимать соответственно классам точности отливок.

Page 158: Producerea semifabricatelor turnate

12 Назначить допуски линейных размеров отливок с учетом класса точности и интервала номинальных размеров по таблице Б. 8. Указанные в таблице Б.7 допуски относятся к размерам отливок, образованных двумя полуформами, перпендикулярными к плоскости разъема. Допуски размеров элементов, образованных одной частью формы или одним стержнем, устанавливают на 1-2 класса точнее. Допуски размеров элементов, образованных тремя и более частями формы, несколькими стержнями или подвижными элементами формы, а также толщины стенок, ребер и фланцев, устанавливают на 1-2 класса грубее. При изготовлении отливок литьем в кокиль или оболочковые формы в сочетании с песчаными стержнями, отверждаемыми вне контакта с оснасткой, допуски размеров, формируемых этими стержнями, устанавливаются на один класс грубее расчетного.

При простановке угловых размеров (кроме формовочных, оговоренных в п.6) допуски на них при пересчете на линейные не должны превышать допуски указанные в таблице Б.6, которые не учитывают смещения и коробления отливок.

Таблица Б.6 – Предельные отклонения смещения от номинального

положения элементов отливки

Предельные отклонения смещения (±мм), не более, для классов точности размеров отливки

Расстояние между центрирующими устройствами формы, мм

1–3 4–5Т 5–6 7Т–7 8–9Т 9–10 11Т-11

12–13Т 13–14 15–16

До 630 Свыше 630 до 1600 Свыше 1600 до 4000 Свыше 4000

0,24 0,3 0,4 0,5

0,3 0,4 0,5 0,6

0,4 0,5 0,6 0,8

0,5 0,6 0,8 1,0

0,6 0,8 1,0 1,2

0,8 1,0 1,2 1,6

1,0 1,2 1,6 2,0

1,2 1,6 2,0 2,4

1,6

2,0

2,4 3,0

2,0

2,4

3,0 4,0

Предельные отклонения коробления элементов отливок не должны

превышать установленных в таблице 9. При этом ГОСТ 26645 - 85 устанавливает десять степеней коробления. Степень коробления определяется в зависимости от соотношения размеров сторон отливки согласно таблице Б. 8.

Меньшие значения степеней коробления (таблица Б. 9) относятся к простым отливкам из легких цветных сплавов, не подвергаемых термообработке, большие значения - к сложным, термообрабатываемым отливкам из черных сплавов.

Page 159: Producerea semifabricatelor turnate

свыше

400

0,56

0,

70

0,90

1,

10

1,40

1,

80

2,20

2,

80

3,6

4,4

5,6

7,0

9,0

11,0

14

,0

18,0

22

,0

28,0

свыше

250 до

0,

32

0,40

0,

50

0,64

0,

80

1,00

1,

20

1,60

2,

00

2,40

3,

2 4,

0 5,

0 6,

4 8,

0 10

,0

12,0

16

,0

20,0

24

,0

свыше

160 до

0,

28

0,36

0,

44

0,56

0,

70

0,90

1,

10

1,40

1,

80

2,20

2,

8 3,

6 4,

4 5,

6 7,

0 9,

0 11

,0

14,0

18

,0

22,0

свыше

100 до

0,

16

0,20

0,

24

0,32

0,

40

0,50

0,

64

0,80

1,

00

1,20

1,

60

2,00

2,

4 3,

2 4,

0 5,

0 6,

4 8,

0 10

,0

12,0

16

,0

20,0

Свы

ше

63 до

0,14

0,

18

0,22

0,

28

0,36

0,

44

0,56

0,

70

0,90

1,

10

1,40

1,

80

2,2

2,8

3,6

4,4

5,6

7,0

9,0 11

14

18

свыше

40 до

0,12

0,

16

0,20

0,

24

0,32

0,

40

0,50

0,

64

0,80

1,

00

1,20

1,

60

2,0

2,4

3,2

4,0

5,0

6,4

8,0

10,0

12

,0

16,0

свыше

25 до

40

0,11

0,

14

0,18

0,

22

0,28

0,

36

0,44

0,

56

0,70

0,

90

1,10

1,

40

1,8

2,2

2,8

3,6

4,4

5,6

7,0

9,0

11,0

14

,0

свыше

16 до

25

0,10

0,

12

0,16

0,

20

0,24

0,

32

0,40

0,

50

0,64

0,

80

1,00

1,

20

1,6

2,0

2,4

3,2

4,0

5,0

6,4

8,0

10,0

12

,0

Свы

ше

10 до

16

0,09

0,

11

0,14

0,

18

0,22

0,

28

0,36

0,

44

0,56

0,

70

0,90

1,

10

1,4

1,8

2,2

2,8

3,6

4,4

5,6

7,0 —

свыше

6 до

10

0,08

0,

10

0,12

0,

16

0,20

0,

24

0,32

0,

40

0,50

0,

64

0,80

1,

00

1,2

1,6

2,0

2,4

3,2

4,0

5,0 —

Свы

ше

4 до

6

0,07

0,

09

0,11

0,

14

0,18

0,

22

0,28

0,

36

0,44

0,

56

0,70

0,

90

1,1

1,4

1,8

2,2

2,8 —

— —

Допуски

для

интервалов номи

нальны

х размеров

, мм

до 4

0,06

0,

08

0,10

0,

12

0,16

0,

20

0,24

0,

32

0,40

0,

50

0,64

0,

80

1,0

1,2

1,6

2,0 —

— —

Таблица Б.

7 – Допуски

размеров отливок в ми

ллим

етрах

Классы

точности

размеров

отливок 1 2 3Т

3 4 5Т

5 6 7Т

7 8 9Т

9 10

11Т

11

12

13Т

13

14

15

16

Page 160: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица Б.8 – Зависимость степени коробления от соотношения размеров сторон отливки

Отношение наименьшего габаритного

размера отливки к наибольшему

Степень коробления элемента отливки

Отношение наименьшего габаритного

размера отливки к наибольшему

Степень коробления

элемента отливки

Свыше 0,20 0,20 – 0,10

1–7 2–8

0,10 – 0,05 До 0,05

3 – 9 4 – 10

о Таблица Б.9 – Предельные отклонения коробления

Предельные отклонения коробления, ±мм, для степеней коробления отливок

Интервалы наибольших габаритных размеров отливок, мм

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

До 100 Свыше 100 до 160 Свыше 160 до 240 Свыше 240 до 400 Свыше 400 до 630 Свыше 1000

— — — — — 0,1

— — — — 0,1 0,16

— — — 0,1 0,16 0,24

— — 0,1 0,16 0,24 0,40

— 0,1 0,16 0,24 0,40 0,60

0,1 0,16 0,24 0,40 0,60 1,0

0,16 0,24 0,40 0,60 1,0 1,6

0,24 0,40 0,60 1,0 1,6 2,4

0,40 0,60 1,0 1,6 2,4 4,0

0,60 1,0 1,6 2,4 4,0 6,0

Величины основных припусков определяются по таблице Б.10 в зависимости от ряда припуска и допуска размеров отливки. При этом для каждого интервала значений допусков на размеры отливки в каждом ряду припусков в таблицы Б.10 предусмотрены два значения основного припуска. Меньшие значения припуска устанавливаются по степени 1 таблицы Б.11, соответствующим более грубым квалитетам точности размеров обработки деталей, а большие значения – по степени 2 таблицы Б.11 при более точных квалитетах размеров обработки деталей.

Page 161: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица Б.10 – Основные припуски в миллиметрах

Основной припуск для рядов припуска Допуски размеров отливок 1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6 7 До 0,12 Свыше 0,12 до 0,16 Свыше 0,16 до 0,20 Свыше 0,20 до 0,24 Свыше 0,24 до 0,30

0,2 0,4 0,3 0,5 0,4 0,6 0,5 0,7 0,6 0,8

0,6 0,8 0,7 1,0 0,8 1,1 0,9 1,2

1,0 1,4 1,1 1,5 1,2 1,6

1,8 2,2

2,6 3,0

Свыше 0,30 до 0,40 Свыше 0,40 до 0,50 Свыше 0,50 до 0,60 Свыше 0,60 до 0,80

0,7 0,9 0,8 1,0 0,9 1,2 1,0 1,4

1,0 1,3 1,1 1,4 1,2 1,6 1,3 1,8

1,4 1,8 1,5 2,0 1,6 2,2 1,8 2,4

1,9 2,4 2,0 2,6 2,2 2,8 2,4 3,0

2,8 3,2 3,0 3,4 3,2 3,6 3,4 3,8

— 4,4 5,0

Свыше 0,80 до 1,00 Свыше 1,0 до 1,2 Свыше 1,2 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 3,0 до 4,0 Свыше 4,0 до 5,0 Свыше 5,0 до 6,0 Свыше 6,0 до 8,0

1,1 1,6 1,2 2,0 1,6 2,4 2,0 2,8 2,4 3,2 2,8 3,6 3,4 4,5 4,0 5,5 5,0 7,0 —

1,4 2,0 1,6 2,4 2,0 2,8 2,4 3,2 2,8 3,6 3,2 4,0 3,8 5,0 4,4 6,0 5,5 7,5 6,5 9,5

2,0 2,8 2,2 3,0 2,4 3,2 2,8 3,6 3,2 4,0 3,6 4,5 4,2 5,5 5,0 6,5 6,0 8,0 7,0

10,0

2,6 3,2 2,8 3,4 3,0 3,8 3,4 4,2 3,8 4,6 4,2 5,0 5,0 6,5 5,5 7,5 6,5 8,5 7,5

11,0

3,6 4,0 3,8 4,2 4,0 4,6 4,2 5,0 4,6 5,5 5,0 6,5 5,5 7,0 6,0 8,0 7,0 9,5 8,5

12,0

4,6 5,5 4,8 6,0 5,0 6,5 5,5 7,0 6,0 7,5 6,5 8,0 7,0 9,0 8,0 10,0 9,0 11,0 10,0 13,0

Page 162: Producerea semifabricatelor turnate

Продолжение таблицы Б.10

1 2 3 4 5 6 7 Свыше 8,0 до 10,0 Свыше 10,0 до 12,0 Свыше 12,0 до 16,0 Свыше 16,0 до 20,0

9,0 12,0 10,0 13,0 13,0 15,0 —

10,0 13,0 11,0 14,0 14,0 16,0 17,0 20,0

11,0 14,0 12,0 15,0 15,0 17,0 18,0 21,0

12,0 15,0 13,0 16,0 16,0 19,0 19,0 22,0

Таблица Б.11 – Ступени основных припусков

Квалитет точности размеров деталей Класс точности размеров отливок ступень I ступень II

1 – 3Т 3 – 5Т 5 – 7Т

IТ9 и грубее IТ10 и грубее IТ11 и грубее

IТ8 и точнее IТ8 – 1Т9 IТ9 – 1Т10

7 – 9Т 9 – 16Т

IТ12 и грубее IТ13 и грубее

IТ9 – 1Т11 IТ10 – 1Т12

Значения основных припусков относятся к поверхностям отливок,

находящимся при заливке снизу или сбоку. На верхние при заливке поверхности припуск увеличивается до значения, соответствующего следующему ряду припусков согласно таблице Б.10.

Дополнительный припуск, компенсирующий отклонения расположения элементов отливки (коробление, смещение по плоскости разъёма форм, погрешность расположения обрабатываемой поверхности относительно исходной базы), назначается по таблице Б.12 в зависимости от допуска на размер отливки и наибольшей погрешности расположения.

Таблица Б.12 – Дополнительные припуски на элементы отливок (мм)

Допуски размеров отливок

Наибольшая погрешность асположения

Дополнительный припуск

До 0,06 Свыше 0,06 до 0,08 Свыше 0,08 до 0,10 Свыше 0,10 до 0,12

До 0,12 Свыше 0,03 до 0,12 Свыше 0,12 до 0,16 Свыше 0,04 до 0,16 Свыше 0,16 до 0,20 Свыше 0,05 до 0,16 Свыше 0,16 до 0,24

0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2

Page 163: Producerea semifabricatelor turnate

Продолжение таблицы Б.12

1 2 3 Свыше 0,12 до 0,16 Свыше 0,16 до 0,20 Свыше 0,20 до 0,24 Свыше 0,24 до 0,30

Свыше 0,06 до 0,20 Свыше 0,20 до 0,30 Свыше 0,08 до 0,20 Свыше 0,20 до 0,30 Свыше 0,30 до 0,40 Свыше 0,10 до 0,24 Свыше 0,24 до 0,40 Свыше 0,40 до 0,50 Свыше 0,12 до 0,24 Свыше 0,24 до 0,40 Свыше 0,40 до 0,50 Свыше 0,50 до 0,60

0,1 0,2 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,4 0,1 0,2 0,3 0,5

Свыше 0,30 до 0,40 Свыше 0,40 до 0,50 Свыше 0,50 до 0,60 Свыше 0,60 до 0,80 Свыше 0,80 до 1,0 Свыше 1,0 до 1,2

Свыше 0,15 до 0,30 Свыше 0,30 до 0,40 Свыше 0,40 до 0,50 Свыше 0,50 до 0,60 Свыше 0,20 до 0,40 Свыше 0,40 до 0,50 Свыше 0,50 до 0,60 Свыше 0,60 до 0,80 Свыше 0,80 до 1,00 Свыше 0,25 до 0,50 Свыше 0,50 до 0,60 Свыше 0,60 до 0,80 Свыше 0,80 до 1,0 Свыше 1,0 до 1,2 Свыше 0,30 до 0,50 Свыше 0,50 до 0,60 Свыше 0,60 до 0,80 Свыше 0,80 до 1,0 Свыше 1,0 до 1,2 Свыше 0,4 до 0,6 Свыше 0,6 до 0,8 Свыше 0,8 до 1,0 Свыше 1,0 до 1,2 Свыше 1,2 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 0,5 до 0,8 Свыше 0,8 до 1,0 Свыше 1,0 до 1,2 Свыше 1,2 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,5 0,8 0,1 0,3 0,4 0,6 1,0 0,1 0,2 0,4 0,5 0,8 0,1 0,2 0,4 0,6 1,0 1,6 0,2 0,3 0,5 0,8 1,2

Page 164: Producerea semifabricatelor turnate

Окончание таблицы Б.12

1 2 3 Свыше 1,2 до 1,6

Свыше 1,6 до 2,0

Свыше 0,6 до 1,0 Свыше 1,0 до 1,2 Свыше 1,2 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 0,8 до 1,2 Свыше 1,2 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 3,0 до 4,0

0,2 0,3 0,6 1,0 1,6 2,4 0,2 0,3 0,8 1,2 2,0 3,0

Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 3,0 до 4,0 Свыше 4,0 до 5,0 Свыше 5,0 до 6,0 Свыше 6,0 до 8,0 Свыше 8,0 до 10,0 Свыше10,0до 12,0 Свыше12,0до 16,0 Свыше16,0до 20,0 Свыше20,0до 24,0

Свыше 1,0 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 3,0 до 4,0 Свыше 4,0 до 5,0 Свыше 1,0 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 3,0 до 4,0 Свыше 4,0 до 5,0 Свыше 1,0 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 1,0 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 1,0 до 1,6 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 1,0 до 1.6 Свыше 1,6 до 2,4 Свыше 1,6 до 2,0 Свыше 2,0 до 2,4 Свыше 2,4 до 3,0 Свыше 3,0 до 4,0

0,3 0,4 1,0 1,6 2,4 4,0 0,3 0,5 1,2 2,0 3,0 5,0 0,4 0,6 1,6 2,4 0,5 0,8 2,0 3,0 0,6 1,0 1,6 2,4 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 2,4

Page 165: Producerea semifabricatelor turnate

Общий припуск (z) на механическую обработку устанавливается равным сумме основного (zo) и дополнительного (zд) припусков.

12). Рассчитать номинальный размер отливки по одному из следующих вариантов:

для наружной поверхности (“вала”) при двухсторонней обработке

zdd дo 2+= ;

для внутренней поверхности (“отверстия”) при двухсторонней обработке:

zDD дO 2−= , где dO, DO – номинальные размеры отливок для “вала” или “отверстия”

соответственно, мм; dд, Dд – номинальные размеры обработанных поверхностей детали для

“вала” и “отверстия” соответственно, мм; z – общий припуск на сторону, мм.

АO1, АO2, АO3 – номинальный размер (1, 2, 3) заготовки; Ад1, Ад2, Ад3 – номинальный размер (1, 2, 3) детали;

z1, z2, z3 – припуск на обработку поверхности (1, 2, 3, zб)

Рисунок Б.3 – Схема построения размерной цепи заготовки

Page 166: Producerea semifabricatelor turnate

Для односторонней обработки (торцовых и др.) поверхностей формула определения номинальных размеров отливки вытекает из схемы построения размерной цепи (рисунок Б.3):

бдOбдOбдO zzААzzААzzAA −+=−+=++= 321 332211;; ,

где АO1, АO2, АO3 – номинальные размеры торцовых поверхностей отливки,

мм; Ад1, Ад2, Ад3 – номинальные размеры обработанных торцовых

поверхностей детали, мм; z1, z2, z3, zб – общий припуск на поверхности 1, 2, 3, ¯∨¯

соответственно, мм. В том случае, когда в качестве базовой поверхности выбрана

необрабатываемая поверхность, принцип построения размерной цепи сохраняется, но zб = 0.

13 С учетом принятого расположения поля допуска определить предельные отклонения размеров отливки.

Стандарт устанавливает две схемы расположения поля допуска отливки: а) несимметричное, одностороннее, "в тело" – для размеров элементов

отливок (кроме толщин стенок), расположенных в одной части формы и не подвергаемых механической обработке, при этом для охватывающих элементов ("отверстие") поле допуска располагают "в плюс", а для схватываемых ("вал") – "в минус";

б) симметричное – для размеров всех остальных элементов отливок, не подвергаемых и подвергаемых механической обработке.

14 С учетом назначенных припусков и напусков, а также массы готовой детали (Qд) рассчитывается масса заготовки (Qз):

пдз QQQ += , где Qn - масса припусков и напусков, кг; определяется по чертежу

отливки; при наличии конусности на обрабатываемой поверхности величина припуска суммируется с половиной величины конусности.

По рассчитанным значениям Qз и известной Qд находится коэффициент использования металла заготовки:

зд QQКИМ = . Найденные расчетные значения размеров отливки заносят в таблицу Б.13.

Page 167: Producerea semifabricatelor turnate

Исполнит

ельный

размер

с

учётом

располож

ения поля

допуска 13

Расчётная фо

рмула

номи

нального

размера отливки

12

Общ

ий

припуск

на

сторону

11

Допол

нитель

ный

припус

к

10

Коробл

ения

9

Предельное

отклонение

смещ

ения

плоско

сти

разъё

ма 8

Основ

ной

припус

к на

сторон

у

7

Ряд

припу

ска

с учёто

м графы

5

и полож

е-ния

при

задирк

е

6

При

ня-

тый

допу

ск

изго

товл

ения

разм

ера

отли

вки 5

Сту

-пень

точно

сти

по

табли

це 1

2

4

Принят

ый

класс

точност

и для

размера

отливки

3

Увели

-чение

или

умень

шение

класса

точно

сти 2

Таблица Б.

13 –

Расчетные значения

параметров отливки

Ном

инальн

ый

размер

детали

1

Page 168: Producerea semifabricatelor turnate

15). В технических требованиях (Т. Т.) чертежа отливки указать: а) способ производства отливки; способ производства стержней (если он

отличается от основного способа получения формы); б) класс точности размеров, класс точности массы, степень коробления и

ряд припусков на механическую обработку (пример условного обозначения точности отливки 8-го класса точности размеров, 7-го класса точности массы, 5-й степени коробления и 4-го ряда припуска на механическую обработку: "Точность отливки 8-7-5-4 ГОСТ 26645-85");

в) величины уступов после удаления питателей и прибылей: — отламываемых – 2–7 мм, — удаляемых газовой резкой – 2–10 мм, — удаляемых резкой на пилах – 0,5–5,0 мм (большие значения

применяются для крупных отливок, меньшие – для мелких отливок); г) способ термообработки отливки; д) величины формовочных уклонов, если их величины одинаковы для

всей отливки; е) требования по контролю отливки; ж) КИМ.

Page 169: Producerea semifabricatelor turnate

Приложение В

(Справочное)

Пример выполнения семестрового задания

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Аэрокосмический институт

Индустриально - педагогический колледж

СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Проектирование заготовок»

Проектирование отливки

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Руководитель работы ___________________ «___»___________2004 г. Исполнитель Студент гр. ___________________ «___»___________2004 г.

Оренбург 2004

Page 170: Producerea semifabricatelor turnate

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Индустриально- педагогический колледж

Утверждаю Зам. директора Терентьев А.А

«__»_____________200_ г.

Задание на семестровую работу по дисциплине «Проектирование заготовок»

Студенту_______________________группа _______

Тема проекта: разработать заготовку (отливку) для изготовления детали «фланец»_____________________________________________ Исходные данные: Парам.\Обз. D1 D2 d3 H1 h2 Прог. шт

мм 160 80 40 80 60 400 Ra 1,6 6,3 0,8 6,3 3,2 40000

Задание на специальную разработку:____рассмотреть два варианта _____________________________________________________________ Содержание расчетно-пояснительной записки: ___________________ ________в соответствии с алгоритмом ________________________________________________ Перечень графического материала: чертеж детали – А4_________________________________________ чертеж отливки – А3_________________________________________ эскиз формы в сборе______________________________________________

Срок сдачи законченного проекта «__»________200_ г. Руководитель проекта_____________________________ Задание принял к исполнению «__»________200_ г. Студент_________________________________________

Чертеж детали

Page 171: Producerea semifabricatelor turnate

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 РЧ

АКИ ТМБ 01 Б Ст2 ГОСТ 380 - 94

Page 172: Producerea semifabricatelor turnate

Содержание

Введение 35

1Конструирование отливки 61.1 Выбор способа литья 61.2 Выбор оборудования 62 Исходные данные по детали 63 Расчетные данные по отливке 73.1. Разрабатываемые элементы литейной формы 83.2 Расчет исполнительных размеров отливки 104 Расчет коэффициента использования металла 124.1 Коэффициент использования металла 13Чертеж отливки 15Список использованных источников 16

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист.

3 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 173: Producerea semifabricatelor turnate

Введение

Методы формоизменения при производстве деталей машин подразделены

на четыре вида: - литейное производство; - обработка давлением; - сварка; - обработка резанием. Особенности технологических методов влияют на конструкцию

кинематические и прочностные данные отдельных механизмов. Вариантность технологического процесса определяется многими факторами (назначением детали, размерами, массой, количеством деталей, материалом и их строением).

Литейное производство—отрасль машиностроения, изготовляющая заготовки или детали (отливки) и это технологический процесс изготовления фасонных деталей или заготовок заливкой расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении после затвердевания залитый металл сохраняет конфигурацию полости формы. Отливки могут быть деталями или заготовками, которые в дальнейшем подвергаются обработке.

Литейное производство позволяет получать разнообразные по конфигурации и свойствам фасонные отливки из чугуна, стали и из сплавов цветных металлов. Высокие механические и эксплуатационные свойства отливок обуславливают их широкое применение в различных отраслях промышленности. Литьем изготовляют отливки как простой так и сложной формы, которые нельзя получить другими технологическими методами. Например, корпусные детали приборов и машин чаще всего изготовляют литьем. Важной задачей литейного производства является получение отливок, по форме и размерам приближающихся к готовой детали, что существенно сокращает обработку резанием.

Изготовление заготовок начинают с разработки литейной технологии, решив вопрос о возможности выполнении заказа, с учетом таких характеристик как масса, габаритные размеры и серийность отливки, а также - материал литой заготовки и возможность обеспечения требуемой точности от назначения литой детали.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист.

5 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 174: Producerea semifabricatelor turnate

1 Конструирование отливки

В соответствии с заданным чертежом детали и годовой программой рассчитать и сконструировать отливку, получаемую методом литья в

разовую песчано-глинистую форму.

1.1 Выбор способа литья В соответствии с ГОСТ 26645 – 85 /1/ класс точности отливки для

принятого варианта литья 7 - 12. С учетом примечания к таблице Б.5 (см. выше приложение Б) принимаем 9-

й класс (в условиях мелкосерийного производства, литье в песчаные формы, отверждаемые вне контакта с оснасткой); Согласно таблице Б.7 допуск на ∅ 105 равен 2,4, а по чертежу 0,87.

Таким образом, можно оставить поверхности ∅ 105 и прилегающий к ней торец без дополнительной механической обработки.

Степень коробления отливки по таблице Б.9 определяем из соотношения наименьшего и наибольшего габаритных размеров: 80 : 180 = 0,44; по таблице Б.9 степень коробления составляет 1 - 7; принимаем степень 3 (простая отливка из черных сплавов, не подвергаемая термообработке).

Ряд припуска по таблице Б.5 может быть – 1 - 3 или 2 - 4. С учетом примечания к таблице Б.5 (отливка простая) и типа

производства принимаем – 3-й ряд. 1.2 Выбор оборудования Плавка металла – в индукционной печи, т.к. плавка в таких печах

обеспечивает получение чистого, без примесей сплава. Изготовление в разовых песчано-глинистых формах позволяет получать относительно точные отливки без сдвига в плоскости разъема, с малыми припусками и без необходимости изготовления сложной оснастки.

2 Исходные данные по детали Наименование детали и ее материал: Деталь – фланец; материал детали –

Б Ст 2 пс ( по ГОСТ 380 – 94) состав: 0,09 – 0,15 % C , 0,25–0,5 % Mn, Si ≤0,15 %, P ≈0,07 % , S ≈0,06 %.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

6 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 175: Producerea semifabricatelor turnate

3 Расчетные данные по отливке Проектирование отливки проведем по формам 1, 2 и 3, приведенных в

соответствующих таблицах. Таблица 1 - Сопоставления основных показателей вариантов

Параметры Источник I вариант II вариант Годовая программа выпуска 1. Тип производства 2. Способ литья; обоснование его 3. Особенности изготовления стержней 4. Перечень неотливаемых отверстий (D×l) 5. Анализ минимальной толщины стенки – по чертежу детали – допускаемая для способа производства отливок – необходимость ввода утолщений 6. Общий класс точности отливки 7. Степень коробления 8. Общий ряд припусков на меха-ническую обработку

/ 1 / Табл. 2 Табл. 1, 3, 5 По чертежу детали Чертеж детали Табл. 6 Табл.9,10 Табл. 6

400 Мелкосерийное В песчаные формы, машинная формовка В сухие песчаные формы 15×12 4 отв. подторцовки, R15 – 4 шт.

(105– 85) / 2 = 10 5 мм нет 9 3 3

40000 Крупносерийное В оболочковые формы; возможность получения отливки без обработки поверхности ∅ 105 и прилегающего к ней торца В сухие песчаные формы 15×12 4 отв. подторцовки, R15 – 4 шт. (105 – 85) / 2 = 10 5 мм нет 6 3 2

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

7 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 176: Producerea semifabricatelor turnate

3.1 Разрабатываемые элементы литейной формы (ЭЛФ) С учетом распределения толщины стенок отливки определяем

положение заготовки в форме в момент её заливки – фланцем (∅ 180) вверх (эскиз формы в сборе). Разъем формы – по внешнему торцу фланца.

Внутренняя полость отливки формируется подсушенным песчаным стержнем.

В нижней части формы размещается полости, формирующие весь наружный контур, а также знак под стержень, формирующий внутреннюю полость.

В верхней части формы размещается второй знак стержня. Для серого чугуна назначение прибыли необязательно.

Питатель подводится к наружной поверхности ∅ 180. После остывания отливки он обламывается; остаток после облома составляет 1,5 мм.

В соответствии с требованиями точности и шероховатости, приведенном на чертеже готовой детали, а также с учетом возможностей выбранного способа отливки определяем поверхности, на которые должен быть назначен припуск.

Припуск назначается: а) На внутреннюю полость ∅ 60, ∅ 80 и торец размером,

ограничивающий её глубину; б) на внешний торец фланца (размер высоты 80). На наружную поверхность ∅ 105, прилегающий к ней торец ∅180/105

назначается припуск на обработку. Припуск на фрезеровки R15, определяющие толщину 12, специально не

предусматриваем, этот припуск формируется разностью толщины фланца 15 и размера 12.

Четыре отверстия ∅ 15 не отливаются. В качестве исходной базы для последующей механической обработки

принимаем поверхность ∅ 105 и прилегающий к ней торец ∅105/180. В связи с этим пересчитываем номинальные размеры 70 и 20, приводя их

к исходной базе. Соответственно вводим размеры:

70 – 15 = 55 и 65 – 20 = 45. Расчет формовочных уклонов будем определить для двух поверхностей:

∅ 105 (Н = 65) и ∅ 180 (H = 15).

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

8 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 177: Producerea semifabricatelor turnate

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

9 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 178: Producerea semifabricatelor turnate

3.2 Расчет исполнительных размеров отливки Исполнительные размеры отливки проведем по формам, приведенным в

таблицах 2 и 3. Таблица 2 - Расчет формовочных уклонов

Номинальный

размер

отливки

Тип уклона

по

рисунку Б.

2

Высота

осно

вной

формооб

разующей

пове

рхности

H, мм

Номер

справочной

таблицы

Исходная

величина

уклона

по

таблице

Поправочный

коэффициент

на

съём

полуформы

с

модели

Принятая

величина

уклона

∅ 105 ∅ 180

a b

65 15

4 4

0,8 0,5

1,5 1,5

1,2 0,75

Ниже показаны основания (особенности) заполнения отдельных граф таблицы 3 В графе 2 для размеров ∅ 60, ∅ 80, а также размеров ∅65 и ∅105

повышаем класс точности на один с учетом выполнения этих размеров в одной части формы или одним стержнем.

Вместе с тем для размеров ∅ 60 и ∅ 80 (возможен вариант снижения класса точности на один, так как способ изготовления стержней не соответствует общему классу точности изготовления отливки). Для размера 55, формируемого тремя частями формы (2 полуформы, в которых размещены знаки стержней, и опора самого стержня), и толщины фланца 15 класс точности снижаем на единицу.

Основной припуск рассчитываем согласно пункту 11 приложения Б.1. Для этой цели: — в графе 5 ступени устанавливаются сопоставлением точности

размеров отливок для рассматриваемого размера (графа 3) и квалитета точности исполнения этого размера в готовой детали;

— в графе 6 записываем для всех поверхностей, расположенных при заливке снизу или сбоку, ряд припуска, установленный в п. 1 подраздела 5; для поверхности, являющейся верхней при заливке (внешний торец фланца ∅ 180/80) ряд припуска увеличиваем на один;

в графе 7 устанавливаем величины основного припуска согласно расчётному ряду припуска (графа 6) по таблице Б.10,

при этом величина припуска зависит от расчётного допуска на размер отливки (графа 4) и ступени точности (графа 5). Для ступени точности 1 (графа 5) принимаем меньшие значения припусков, а для ступени точности 2 – большие значения припусков.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

10 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 179: Producerea semifabricatelor turnate

Исполнит

ельный

размер

с

учётом

располож

ения

поля

допуска

13

13

53,2

± 0

,8

72,4

± 0

,9

110,

6 ±

1

62,2

± 0

,9

21,2

± 0

,9

49 ±

1,2

Расчётная

формула

номинального

размера отливки

12 12

60–2

⋅3,4

=53

,2

80–2

⋅3,8

=72

,4

105+

2 ⋅2,

8=11

0,6

65–2

,8=

62,2

15

+3,

4+2,

8=21

,2

55–3

,2–2

,8=

49

общий на сторону

11

Пункт

11

прилож

ение

Б

-3,4

-3

,8

2,8

Не обрабатывается

-2,8

3,

4 -3

,2

Припуск

дополнительный 10

12 0,

2 0,

2 —

коробления 9

8 —

Предель

ное.

отклоне

ние

смещения плоскости разъёма

8 7 0,6

0,6 —

Основной припуск на сторону 7 10

3,2

3,6

2,8

2,8

3,4

3,2

Ряд припуска с учётом графы 5 и положения при задире

6 7 3 3 3 3 4 3

Принятый допуск изготовления размера отливки

5

Таблица

7

1,6

1,8

2,0

1,8

1,8

2,4

Ступень точности по таблице 12 4 11

2 2 1 1 1 1

Принят

ый

класс

точнос

ти

для

размера

отливки

3 10

10

10

Увели

-чение

или

умень

шение

класса

точно

сти 2

Пункт

10

прилож

ение

Б

–1

–1

–1

–1

+1

+1

Класс точности по таблице

9 9 9

9 9 9

Таблица

3 - Расчетные параметры

отливки

Номинальн

ый размер

детали

1

Источник

∅60

80

∅10

5 Припуск

на

торец

180 в

размер

65

15

55

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

11 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 180: Producerea semifabricatelor turnate

Дополнительный припуск назначается в зависимости от большей величины смещения от номинального положения элементов отливки по плоскости разъёма (согласно таблице Б.7) или предельного отклонения коробления (согласно таблице Б.8).

В нашем случае все наружные поверхности формируются в одной части формы, и поэтому для них величина смещения равна нулю.

Для отверстия ∅ 60 и ∅ 80, стержни которых формируются в двух полуформах, эта погрешность имеет место. Отклонения коробления для принятой нами степени коробления (3) по таблице Б.8 равны нулю (графа 9 формы 2).

Величину дополнительного припуска (графа 10) определяем по таблице Б.12. Общий припуск на сторону согласно пункту 11 приложения Б равен сумме основного (графа 7) и дополнительного (графа 10) припусков. Результаты сложения вносим в графу 11:

Номинальные размеры отливки рассчитываем в соответствии с пунктом 12 приложения Б с учетом номинальных размеров детали. Для исходного базового торца рассчитываем только величину припуска.

Поля допуска для поверхностей, подвергаемых механической обработке согласно пункта 13 приложения Б, назначаются симметричными. Соответственно заполняем графу 13 формы 2, сохранив номинальный размер и разделив при этом величину принятого допуска (графа 4) пополам.

4 Расчет коэффициента использования металла (КИМ)

Определение массы детали Массу детали определим исходя из ее объема и плотности,

предварительно разбив деталь на элементарные фигуры (кольца)

)( 321 VVVVm дд ++=⋅= ρρ , НdDVкольца )(

422 −=

π

где ρ −плотность материала поковки, кг/м3 для стали она равна 7850;

Vд – объем детали,м3; V1 – объем фигуры, соответствующей ободу шестерни, м3; V2 – объем кольца между ободом и ступицей, м3; V3 – объем фигуры соответствующей ступице шестерни, м3. D, d – наружный и внутренний диаметр кольца, м; Н – высота кольца, м.

(Расчет условный) Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

12 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 181: Producerea semifabricatelor turnate

( ) 3622 м107350,060,10,164рV −⋅≈⋅−⋅=1

( ) 32 м102010,040,060,1

4рV 622 −⋅≈⋅−⋅=

( ) 33 м102010,080,020,06

4рV 622 −⋅≈⋅−⋅=

36 10201)201(735V м101137 6

д−⋅=⋅++=

кг8,9257850101137m 6д ≈⋅⋅= −

Для удобства выполнения расчетов массы готовой детали и заготовки

его проводим по их чертежам и по единому алгоритму. Находим массу готовой детали по её чертежу:

г

Q

З

ЗЗ

27,5104/)3)1530(415154)4070(80

4085)7080(606510515180(4/1022222

22223

⋅⋅⋅=⋅−⋅−⋅⋅−−⋅−

−⋅−−⋅−⋅+⋅⋅⋅⋅= −

πγ

πγ

Здесь и далее γЗ – плотность детали, заготовки в кг/м3; размеры - в мм. Для первого варианта изготовления масса заготовки:

г

Q

З

ЗЗI

23,10104/)402,2149(4,724085

)0,492,62(2,532,626,1109,22180(4/10222

2223

⋅⋅⋅=−+⋅−⋅−

−−⋅−⋅+⋅⋅⋅⋅= −

πγ

πγ

Исходя из этого определим коэффициент использования металла.

4.1 Коэффициент использования металла

Разность масс заготовок:

( ) 149054,723,10104/ 2 =−⋅⋅⋅=− πγ ЗЗЗ IIIQQ г = 1,49 кг;

(при γ З = 7,08).

КИМ в ЛП часто выражается двумя коэффициентами. Коэффициентом выхода годного - процентным отношением массы

отливок к массе залитого в форму металла, и коэффициентом использования заготовок - отношением массы детали к массе отливок.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

13 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 182: Producerea semifabricatelor turnate

По аналогии со штамповкой, когда коэффициент использования

металла представляют в виде

.... гвтвиз

д kkmm

ким ⋅==

где дпз mmm ,, – масса заготовки, поковки и детали, кг; kв.г., kв.т. – коэффициенты выхода годного и весовой точности

определяются по формулам: п

дгв m

mk .

из

пвт m

mk = ,

При специальных видах литья эти коэффициенты выше, чем при литье в обычные песчаные формы (экономия до 10-15 %).

515,023,10104/27,5104/

2

2

=⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=πγπγ

З

ЗKИМ ,

следовательно 515,0=ким , что является не хорошим (низким) показателем.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

14 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 183: Producerea semifabricatelor turnate

АКИ

ГР0

1ТМ

1. Отливку залить в

оболочковую

форму

с сухими

песчаными

стержнями

. 2.

Точность отливки

6-6-

3-2

ГОСТ

2664

5-85

. 3.

Место отлома

питателя

зачистить заподлицо с

поверхностью

∅10

5; уступ

не

более

1,2

по ширине

питателя.

4.

Материал

- чугун

СЧ

ГОСТ

1412

-85

Page 184: Producerea semifabricatelor turnate

Список использованных источников

1 ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припусков на механическую обработку. Стандартгиз, 1989. 55с. 2 ГОСТ 3.1126 - 88. ЕСТД. Правила выполнения графических документов на отливки. - Введ 01.01.89 – М.: Издательство стандартов, 1988. - 4 с. 3 ГОСТ 3212- 92клоны формовочные. 5 Абрамов Г.Г., Панченко Б.С. Справочник молодого литейщика - М.: Высшая школа, 1991 – 319 с. 7 Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – T.1. – 656 с. 8 Литейное производство / Под ред. И.Б.Куманина. – М.: Машиностроение, 1971. – 319 с. 9 Килов А.С. Обработка материалов давлением в промышленности – Оренбург.: ГОУ ОГУ, 2003 – 267 с. 10 Килов А.С, Вольнов С.В., Килов К.А.. Производство заготовок. Объемная штамповка – Оренбург.: ГОУ ОГУ, 2004 – 155 с.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Лист

16 ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ

Page 185: Producerea semifabricatelor turnate

Приложение Г (справочное)

Лабораторная работа «Изготовление литейной формы

спроектированной отливки» Г.1 Цель работы Практически освоить основные положения и общие принципы методики

проектирования литых заготовок, литейной формы в целом и отдельных её элементов.

Научиться определять размеры литой заготовки по чертежу детали. Научиться разрабатывать простейшую литейную технологию.

Г.2 Оосновные сведения Для изготовления разовой литейной формы необходимо иметь модельный

комплект, состоящий из литейной модели, стержневых ящиков, модели литниковой системы, модели, подмодельных плит.

В зависимости от сложности и конфигурации отливки модели могут быть целиком или разъемными. Конструкция модели должна обеспечить легкость ее извлечения из формы. Для получения в отливках отверстий и внутренних полостей в форму помещают стержень. Стержни изготавливаются в стержневых ящиках из стержневой смеси.

При выборе способа формовки необходимо учитывать размеры детали, ее конфигурацию и серийность производства.

Различают следующие виды серийности производства: 1) единичное – до 200 отливок в год; 2) мелкосерийное – от 200 до 1000 отливок; 3) серийное – от 1000 до 20000 отливок; 4) крупносерийное – от 20000 до 100000 отливок; 5) массовое – от 100000 отливок. Для единичного производства применяют ручную формовку по

деревянной модели. При серийном и массовом производстве разовые формы изготавливают на формовочных машинах по металлическим или пластмассовым модельным платам.

Основой для проектировния отливки является чертеж детали (рисунок Г.1а). На чертеже детали кроме основных размеров указана шероховатость поверхности и в зависимости от ее величины студент решает вопрос о необходимости механической обработки данной поверхности. Остальные поверхности, которые не подлежат механической обработке, указаны знаком в правом верхнем углу чертежа.

Page 186: Producerea semifabricatelor turnate

1 – плоскость разъема модели и формы; 2 – контур отливки; 3 – стержень;

4 – формовочный уклон; 5 – не отливаемое отверстие; 6 – стержневой знак; 7 – радиус закругления (галтели)

Рисунок Г.1 – Чертеж детали и эскизы отливки и модели

РМФ

Контуры отливки

7

Page 187: Producerea semifabricatelor turnate

На чертеже детали (рисунок Г.1 а) условным обозначением наносят: припуски на механическую обработку; технологические припуски (литейные уклоны, напуски, галтели); линии разъема формы и контуры стержней и их знаковых частей (рисунок Г.1 б); и установки прибылей (если они необходимы); все размеры, марку сплава, и т.п.

Припуск на механическую обработку – дополнительный слой металла, который удаляют в процессе механической обработки отливки. Припуски на механическую обработку назначают только на поверхности, где указана шероховатость или квалитет точности ниже 10. На чертеже детали припуск на механическую обработку указывают тонкой линией, штриховой или красным карандашом. Величина припуска на механическую обработку регламентируется ГОСТом 26645-85 в зависимости от класса точности, способов литья, размера отливки, а также положения обрабатываемой поверхности в процессе отливки.

В таблицах Б.5 Б.7 приведены классы точности отливок и величины припусков на механическую обработку чугунных и стальных отливок.

Литейные уклоны на отливке облегчают извлечение моделей из формы без разрушения ее, и для свободного удаления стержня из стержневого ящика. Уклоны выполняют в направлении извлечения модели из формы. На чертеже формовочные уклоны указывают, как и припуски на механическую обработку, - красным карандашом или тонкими линиями. Величина формовочных уклонов регламентируется ГОСТ 3212 - 92 и ГОСТ 26645 – 85 в зависимости от высоты боковых поверхностей (таблица Б.4).

Напуск – увеличение размера служит для упрощения изготовления отливки. Так отверстия в отливке диаметром 20-30 мм в условиях массового и серийного производства и диаметром до 50 мм в условиях единичного производства можно не делать, так как их целесообразнее просверлить в процессе механической обработки. В этом случае на чертеже отливки отверстия зачеркивают тонкими линиями по диагонали.

Галтели – закругления внутреннего угла отливки в модели (рисунок Г.1 в) для получения плавного перехода в сопрягаемых стенках. С помощью галтелей исключается осыпание формовочной смеси в углах модели при ее извлечении из формы. Нормативные материалы рекомендуют пользоваться нормальным рядов радиусов: 1,2.3,5,10,15,20,25,30,40 мм. Радиусы галтелей составляют от 1/5 до 1/3 средней арифметической толщины сопряженных стенок отливки.

Плоскость разъема формы и модели обозначают на чертежах буквами РМФ и двумя стрелками с буквами В (верх) и Н (низ).

Литейный стержень – элемент литейной формы для образования отверстий, полости или иного сложного контура в отливке. Стержни бывают вертикальные и горизонтальные в зависимости от их положения при установке в форму. Конфигурацию и размеры стержней регламентированы справочной литературой. Для правильной установки и крепления стержней в форме служат знаковые части стержня, которые у горизонтальных стержней делают прямыми, а у вертикальных с уклоном для удобства сборки формы. Длину знаков определяют в зависимости от длины стержня (таблица Г.4 и Г.5).

Page 188: Producerea semifabricatelor turnate

Таблица Г.4 - Высота нижних вертикальных знаков стержня В миллиметрах

Длина стержня, мм Диаметр стержня, мм До 150 151-500 501-1000 1001 и выше До 100 20-30 50-70 100-120 101-400 20-40 40-60 70-100 140-190 401-1000 40-50 40-50 60-100 110-180 1001 и выше 60-100 60-110 60-110 80-150

Высоту верхнего знака принимают равной 60 % от высоты нижнего знака. На чертеже стержни в разрезе штрихуют по контуру. Если стержней

несколько, для каждого стержня применяют номер и свою, отличающуюся от других штриховку.

Таблица Г.5 - Длина горизонтальных стержневых знаков

В миллиметрах Длина стержня, мм Диаметр

стержня, мм До50 51-150 151-300 301-500 501-750 750-1000 До 25 15 25 40 - - - 25-50 20 30 45 60 - -

51-100 25 35 50 70 90 110 101-200 30 40 55 80 100 120 201-300 - 50 80 90 110 130

Литейная модель – приспособление для получения в форме отпечатка,

конфигурацией, соответствующей внешней поверхности отливки. Чертеж модели составляют по наружным очертаниям детали с

технологическими указаниями, причем все размеры увеличивают на коэффициент линейной усадки. В среднем коэффициент линейной усадки принимается: для серого чугуна – 1 %; для цветных сплавов от 1до 1,5 %; для стали – 2 %.

На рисунке Г.1 в дан эскиз деревянной модели для ручной формовки. Конструкция отливки должна иметь плавные переходы от больших

сечений к меньшим (ребра жесткости, окна) с целью равномерного охлаждения и предотвращения внутренних напряжений и трещин.

С целью повышения точности отливок и упрощению моделей и процесса формовки необходимо стремиться к неразъемным моделям.

Сборкой называется процесс соединения отдельных частей формы в одно целое и подготовка формы к заливке металла. Сборка формы состоит из следующих операций: установка и крепление стержней, накрывание верхней опоки, крепление опок, установка литниковой чаши, контроль правильности сборки. Форма в сборе должна быть показана на чертеже так, чтобы было видно положение стержней и литниковых каналов, выпоров, прибылей и способов крепления опок. На рисунке Г.2 показана форма в сборе, а на рисунке Г.3 – готовая отливка.

Page 189: Producerea semifabricatelor turnate

Г.3 Порядок выполнения работы Г.3.1 Получить чертеж детали. Г.3.2 Определить линии разъема модели и формы, положение отливки в форме и выбрать способ формовки. Г.3.3 Определить количество стержней, их контуры, размеры знаков. Г.3.4 Указать какие исправления внесены в чертеже отливки, чтобы она была технологична. Г.3.5 Определить припуски на механическую обработку. Г.3.6 Разработать чертеж отливки и нанести технологические указания на чертеж. Г.3.7 Определить размеры уклонов и галтелей. Г.3.8 Рассчитать размеры модели и стержня, вычертить их. Г.3.9 Разработать чертеж «форма в сборе».

Г.4 Содержание отчета Г.4.1 Чертеж литейной формы в сборе. Г.4.2 Чертеж детали с разработанной литейной технологией: указать разъем, величину уклонов, галтелей, припусков на механическую обработку, определить контур стержня и его границы. Г.4.3 Провести характеристику металла. Г.4.4 Эскиз модели и стержня с размерами. Г.4.5 Начертить эскиз «форма в сборе.

Рисунок Г.1 – Литейная форма в сборе

Page 190: Producerea semifabricatelor turnate

Рисунок Г. 2 – Эскиз отливки

Г. 5 Контрольные вопросы

Г.5.1 Что относится к модельному комплекту. Г.5.2 Назначение модели и требования, предъявляемые к ее изготовлению. Г.5.3 Назначение стержней и стержневых знаков. Г.5.4 В каких случаях назначаются припуски на механическую обработку и их определения. Г.5.5 Назначение формовочных уклонов и их определение. Г.5.6 Назначение галтелей и их определение. Г.5.7 Как учитывается усадка металла при изготовлении моделей. Г.5.8 Чем размеры модели отличаются от размеров отливки. Г.5.9 Чем размеры отливки отличаются от размеров конструкторского чертежа.

Page 191: Producerea semifabricatelor turnate

Приложение Д (справочное)

Лабораторная работа «Изготовление литейной формы и отливки»

Д.1 Цель работы

Ознакомить студентов с модельной оснасткой и способами изготовления литейной формы по разъёмной и неразъёмной моделям. Д.2 Основные сведения

Литейным производством называется технологический процесс изготовления фасонных деталей или заготовок путём заливки расплавленного металла в форму. После затвердевания бывший расплавленный металл (расплав) принимает очертания формы и называется отливкой. Отливки могут быть деталями или заготовками, которые в дальнейшем подвергаются обработке.

Технология производства отливок слагается из следующих основных процессов: 1) изготовление моделей и стержневых ящиков; 2) приготовление формовочной и стержневой смеси; 3) изготовление форм и стержней; 4) сушка форм и стержней 5) расплавление металла и заливка формы; 6) выбивки отливок из форм и стержней из отливок.

Изготовление формы – трудоёмкая и наиболее сложная операция, от которой в значительной мере зависит качество отливок. В единичном и мелкосерийном производстве – на машинах.

Для каждого наименования отливки изготавливается своя литейная форма.

Различают следующие виды форм: а) разовые – служат для получения только одной отливки, после чего они

разрушаются. Для их изготовления используют песчано-глинистые смеси, в состав которых входит кварцевый песок (85 – 90 %), огнеупорная глина (8 – 14 %) вода и связующие (жидкое стекло, искусственные смолы и др.).

Разовые формы могут быть сырыми, сухими, поверхностно – высушиваемыми и химически твердеющими;

б) Полупостоянные – изготавливаются из смеси с высоким содержанием глины и высокоогнеупорных материалов. Их применяют чаще всего при производстве крупных и тяжёлых отливок простой конфигурации.

При производстве отливок полость формы сохраняет свои очертания, получая лишь незначительные повреждения. Эти формы допускают

Page 192: Producerea semifabricatelor turnate

многократную (до нескольких десятков раз) заливку металла с мелким ремонтом рабочей поверхности после получения каждой отливки.

в) Постоянные – изготавливаются преимущественно из металла. Такие формы обеспечивают получение в одной форме нескольких тысяч, а иногда десятков тысяч отливок. Металлические формы – кокили – применяют в серийном производстве, а также при специальных способах литья.

Модели У литейной формы имеется рабочая часть – полость, в которой

застывающий расплавленный металл приобретает очертания и размеры литой заготовки. Для получения в форме такой полости необходимо иметь модель. Конструкция модели должна обеспечить лёгкость выемки её из формы, поверхность модели должна быть прочной, не изменяться в размерах, противостоять влиянию влаги формовочной смеси.

Для чугунных отливок модели окрашивают в красный цвет, для стальных – в серый или синий, для цветных сплавов – в жёлтый. Стержневые знаки на модели окрашиваются в чёрный цвет.

Модели изготавливают из дерева, цемента, гипса, пластмасс, полистирола, стеаритометаллических сплавов.

Модели бывают неразъёмные, разъёмные и с объёмными частями. Их размеры превышают размеры деталей на величину усадки, которая составляет: для стали – 2 %, для чугунов – 1 %, для цветных сплавов от 1,2 до 1,5 %.

Неразъёмные модели (рисунок Д.1а) – служат для производства несложных отливок, формовка которых может осуществляться в одной из половин формы. Разъёмные модели – применяются при производстве отливок более сложной конфигурации, состоящих из двух и более частей. Соединение половин модели производится с помощью шипов (рисунок Д.1 б). Отверстия в литых заготовках образуются с помощью стержней, которые вставляются в форму при её сборке. Конфигурация стержня соответствует конфигурации отверстия, полости.

Стержни изготавливаются в стержневых ящиках из стержневой смеси, которая от формовочной смеси отличается повышенной прочностью, газопроницаемостью, противопригарностью. Для удержания стержня в нужном положении, во время заливки формы металлом, его вставляют в специальные углубления в форме, которые образуются выступами на модели, так называемыми знаками (рисунокД.1 б).

Литниковая система

Литниковой системой называют каналы в форме, предназначенные для

подачи в форму расплавленного металла. Она не даёт возможности попадать неметаллическим включениям в тело отливки и состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, шлакоуловителя 3, и питателей 4 (рисунок Д.2). 1 - Литниковая чаша является сосудом, в который расплавленный металл поступает из разливочного

Page 193: Producerea semifabricatelor turnate

ковша. Она служит для предотвращения разбрызгивания и смягчения удара струи металла. 2 - Стояк – вертикальный канал в верхней полуформе, соединяющий литниковую чашу со шлакоуловителем. 3 - Шлакоуловитель – горизонтальный, трапецевидного сечения канал, обычно выполняемый в верхней полуформе. Он служит для задержания шлака, неметаллических включений и облегчения заполнения формы металлом при наличии большого количества питателей. 4 - Питатель – канал, служащий для непосредственного подвода металла к полости формы.

а) – модели неразъемные; б) модели разъемные; в) – литник

1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 - питатель

Рисунок Д.1 – Вид моделей и литника Д.3 Порядок выполнения работы

Д.3.1 Формовка в двух опоках по разъёмной модели (рисунок Д.3) 1) установить половину модели без шипов и модель питателя на

подмодельную плиту; 2) установить нижнюю опоку строганной плоскостью вниз; 3) припудрить модель графитом; 4) заполнить опоку формовочной смесью; 5) уплотнить смесь тромбовкой; 6) снять линейкой излишки формовочной смеси; 7) проделать (наколоть) вентиляционные каналы; 8) перевернуть опоку на 180О и посыпать (припудрить) плоскость разъёма

сухим разделительным песком; 9) установить верхнюю опоку на нижнюю, скрепить их центрирующими

штырями; 10) наложить вторую половину модели отливки, установить модели

шлакоуловителя, стояка и выпора; 11) наполнить верхнюю опоку формовочной смесью и повторить

операции из пунктов 4, 5, 6, 7.

а)

б)

в)

Page 194: Producerea semifabricatelor turnate

а) – разъемная модель; б) – форма в сборе; в) – формовка нижней и верхней полуформы; г) - отливка

1 – верхняя полумодель; 2, 5- нижняя полумодель; 3 – стержневые знаки; 4 – подмодельная плита; 6 нижняя опока; 7 - песчано-глинистая смесь; 8 –

газоотвод -ные каналы; 9 – штыри центрирующие; 10 - модель литника и 11 – выпора;

12 – литниковая чаша; 13 – питатель; 14 – шлакоуловитель; 15 - стержень Рисунок Д.2 – Формовка по разъемной модели

а) б)

в) г)

15

Page 195: Producerea semifabricatelor turnate

12) вырезать литниковую чашу и вынуть модели стояка и выпора; 13) снять верхнюю опоку и перевернуть её на 180О ; 14) извлечь из формы модели отливки питателя, шлакоуловителя; 15) при необходимости исправить полости формы гладилкой; 16) припылить поверхность формы графитом; 17) изготовить стержень в стержневом ящике и установить его; 18) накрыть верхней опокой нижнюю и скрепить штырями; 19) залить форму расплавленным металлом. Д.3.2 Формовка по неразъёмной модели с подрезкой (рисунок Д.3) Применяется при изготовлении небольшого количества отливок, когда

нецелесообразно изготавливать сложную разъёмную модель. Особенностью этого вида формовки является подрезка части смеси в нижней полуформе, после чего изготавливают вторую полуформу, в которой образуется выступающий болван, соответствующий подрезке в первой полуформе.

а) – неразьемная модель; б) – форма в сборе; в) – формовка и подрезка

1 – подмодельная плита; 2- модель; 3 – нижняя опока; 4 – подрез; 5 – выпор; 6 – литник; 7 – верхняя опока

Рисунок Д.3 – Формовка по неразъемной модели с подрезкой

Д.3.3 Порядок изготовления формы следующий На подмодельную плиту 1 устанавливают модель 2 и нижнюю опоку 3

(рисунок Д.3). В аналогичной последовательности (см.разд.Д.3.1)

7

Page 196: Producerea semifabricatelor turnate

изготавливают нижнюю полуформу, в которой производят подрезку 4 вокруг модели по осевой плоскости. После этого изготавливают верхнюю полуформу и производят сборку формы.

В собранную форму заливают расплавленный металл. Д.4 Содержание отчёта В отчёте необходимо кратко изложить существующие методы формовки,

дать характеристику и назначение модельной оснастки. Зарисовать последовательность изготовления литейной формы в двух опоках по модели с подрезкой. Описать назначение и устройство литниковой системы. Зарисовать эскиз литой заготовки.

Д.5 Контрольные вопросы Д.5.1 Назначение модели, стержня, стержневого ящика. Д.5.2 Назначение и устройство литниковой системы. Д.5.3 Из каких материалов изготавливают разовые, полупостоянные и

постоянные формы? Д.5.4 Какие виды ручной формовки существуют? Д.5.5 Какие бывают виды форм?