Литье в металлические формы реферат
Обновлено: 05.10.2024
Литье в кокиль – процесс получения отливок путем свободной заливки расплавленного металла в металлические формы-кокили.
Кокиль изготовляют из чугуна, стали и других сплавов. Способ литья в кокиль имеет преимущества перед литьем в песчаные формы. Кокили выдерживают большое число заливок (от нескольких сот до десятков тысяч) в зависимости от заливаемого в них сплава: чем ниже температура заливаемого сплава, тем больше их стойкость. При этом способе исключается применение формовочной смеси, повышаются технико-экономические показатели производства, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.
Высокая теплопроводность кокиля ускоряет процесс кристаллизации сплава и способствует получению отливок большой герметичности и с высокими механическими свойствами.
Высокая прочность металлических форм позволяет многократно получать отливки одинаковых размеров. Минимальное физико-химическое взаимодействие металла отливки и формы повышает качество поверхности отливки.
К недостаткам этого способа литья относится сравнительно малая стойкость и высокая стоимость изготовления кокиля. Образование внутренних напряжений в отливке требует соблюдения точного технологического процесс литья.
В кокилях получают 6% стальных отливок. Этот способ литья экономически целесообразен в серийном и массовом производствах.
Кокиль чаще изготовляют из двух половин, соответствующим двум полуформам при литье в песчаные формы. Рабочая полость кокиля соответствует внешней конфигурации отливки. Установленные в эту форму песчаные стержни образуют полость с конфигурациями отливки. Для заливки кокиля жидким металлом в плоскости разъема или в стержне выполняют каналы для литниковой системы. Сплав заполняет пространство между полостью кокиля и стержнем, образуя отливки. После затвердевания отливки кокиль раскрывают, и из него выталкивается готовая отливка. Затем все процессы повторяются.
В зависимости от конфигурации отливки кокиль изготовляют с одним или несколькими разъемами. Плоскости разъема кокиля могут быть вертикальными, горизонтальными или комбинированными.
Чтобы уменьшить скорость охлаждения отливок, избежать образования закаленного слоя около поверхности и повысить стойкость кокиля, на его рабочую поверхность наносят теплоизоляционные покрытия. Их изготовляют из одного или нескольких огнеупорных материалов (кварцевой муки, молотого шамота, графита, мела, талька) и связующего материала (жидкого стекла, патоки).
Кокиль практически газонепроницаем. Газы удаляются из формы через выпор и газовые каналы, выполненные по линии разъема кокиля или в специальных пробках. Газовые каналы делают обычно глубиной 0,2-0,5мм. Через такие каналы не вытекает жидкий сплав, но легко удаляются газы.
Механизировать и автоматизировать технологический процесс кокильного литья легче, чем процесс литья в песчаные формы. Для механизации применяют кокильные машины – однопозиционные и карусельные. На этих машинах автоматизируют следующие технологические процессы: открывание и закрывание кокилей, постановку и удаление металлических стержней и выталкивание отливок из кокиля.
Литье под давлением – процесс получения отливок в металлических формах, при котором их заполнение сплавом и формирование отливок осуществляется под давлением. Этот способ литья применяют в массовом производстве (так как стойкость пресс-форм высока) тонкостенных отливок. При данном способе литья достигаются большая точность размеров отливок и высокое качество поверхности, не требуется механической обработки. Этот способ литья очень производителен (200-400 циклов в час). При литье под давлением формы изготовляют стальными. Они имеют более сложную конструкцию и большую точность, чем кокили, поэтому и стоимость их выше. Применяются только неразъемные металлические стержни. Использование песчаных стержней исключено, так как струя металла может их разрушить. Струя металла подается под большим давлением и скоростью. При этом газы из полости формы не успевают удалиться, что приводит к образованию в толстостенных отливках газовой пористости.
Пресс-форма – сложное приспособление, состоящее из 30-100 деталей. Рабочая часть пресс-формы выполнена из вкладышей. Металлические стрежни для образования отверстий в отливке устанавливаются и извлекаются автоматически с помощью приспособления.
Сплав заливается в камеру прессования. При прессовании струя металла, проходя через литниковые каналы, заполняет полость пресс-формы. При раскрытии пресс-формы отливка выталкивается толкателями.
Машины для литья под давлением являются сложными техническими устройствами. Машина состоит из корпуса, направляющих, гидравлических цилиндров, которые приводят в движение половины пресс-формы и металлические стержни, а также создают давление (30-100 МН/м2) для прессования металла.
Литье под низким давлением (0,01-0,08 МН/м2) – промежуточный способ между литьем в кокиль и литьем под давлением. Сплав, находящийся в герметически закрытом тигле, расплавляется электронагревателями, поступает в полость формы по стальному металлопроводу и под давлением инертного газа на зеркало металла. После затвердевания отливки снимают давление газа в тигле, раскрывают форму и удаляют из нее отливку. Этим способом можно заливать тонкостенные отливки крупногабаритные отливки с применением песчаных стержней.
При изготовлении литых деталей в кокиль и литьем под давлением необходимо учитывать следующие особенности металлических форм. Формы практически неподатливы. Металл, заливаемый в металлическую форму, охлаждается быстрее, чем при литье в песчаные формы, вследствие чего повышается возможность появления внутренних напряжений в отливке. Поэтому нельзя допускать в отливках резких переходов от толстой стенки к тонкой и острых углов. Радиусы галтелей должны быть в 1,5 раза больше, чем радиусы при литье в песчаные формы. Жидкий сплав, протекая по металлической форме, охлаждается интенсивно и теряет жидкотекучесть, поэтому при литье в кокиль минимальная толщина стенок должна быть больше.
Для стальных сплавов конструктивные размеры отливок при литье в металлические формы должны быть следующими: наружный уклон стенок от высоты 0,4%, внутренний – 2-6%; минимальный диаметр отверстия – 8мм; максимальная непроходная глубина отверстия – 3мм, проходная – 4мм. При изготовлении отливок из стали и стальных сплавов минимальная толщина стенки отливки при литье в кокиль должна быть 6,0-25мм, а при литье под давлением – 1,5-4,0мм.
Центробежное литье. При этом способе литья отливки получают свободной заливкой во вращающиеся формы. Отливки формируются под действием центробежных сил. Центробежные силы отбрасывают заливаемый металл к стенкам формы, где он затвердевает, образуя пустотелую отливку. Центробежным литьем в промышленности получают стальные кольца, трубы и др.
При этом способе литья исключается применение стержней для образования полостей цилиндрических отливок. Отливки отличаются большой плотностью и высокими механическими свойствами. Центробежным литьем можно получить тонкостенные отливки из сплавов с низкой жидкотекучестью.
К недостаткам центробежного литья относится трудность получения качественных отливок из ликвирующих сплавов и невозможность выполнения отверстий в отливках точных размеров. Размеры отверстий отливок зависят от количества залитого в форму металла.
Формы приводят во вращение специальными машинами, называемыми центробежными. В зависимости от расположения оси вращения формы в пространстве различают машины с горизонтальной и вертикальной осями вращения.
На машинах с горизонтальной осью вращения отливки получают со стенками равномерной толщины по длине и в поперечном сечении. На них отливают короткие и длинные трубообразные отливки. Металл из ковша заливают в форму через желоб. Попадая на внутреннюю стенку вращающейся формы, жидкий металл образует вокруг нее полую цилиндрическую отливку, которую после затвердевания извлекают из формы. Для центробежных машин изготовляют металлические формы. Иногда металлические формы облицовывают формовочной смесью.
В машинах с вертикальной осью вращения металл из ковша заливают в форму, укрепленную на шпинделе, который вращается от электродвигателя. Металл центробежной силой прижимается к боковой цилиндрической стенке, образуя возле нее жидкий кольцевой слой. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего ее останавливают и извлекают отливку. При вертикальной оси вращения формы отливки имеют параболическую внутреннюю поверхность. Толщина верхней части отливки меньше, чем нижней части, так как при вращении формы часть металла стекает вниз. Этим методом литья получают отливки небольшой высоты.
Глава 3. Термическая обработка и технический контроль отливок из стали..3.1 Термическая обработка отливок.
Отливки часто имеют крупное строение зерен, ликвационные включения; в них часто неравномерно распределяются неметаллические включения и легирующие элементы. Все это снижает их механические свойства.
Для улучшения механических и других свойств сплавов отливки подвергают термической обработке.
Академик А. А. Бочвар классифицировал следующие виды термической обработки: отжиг первого рода (включая гомогенизацию, рекристаллизацию, отжиг для снятия внутренних напряжений); отжиг второго рода или перекристаллизацию, включающую нормализацию; закалку, отпуск.
При выборе режима термической обработки руководствуются диаграммами состояния сплавов, а также учитывают технологию изготовления и области применения отливок.
По диаграмме состояния определяют температуру начала рекристаллизации. А. А. Бочвар нашел, что для сплавов, состоящих из твердых растворов, температура рекристаллизации Тр = 0,5 ÷ 0,6 от температуры плавления Т [Тр = (0,5 ÷ 0,6) Т].
Для отливок из стали гомогенизацию не применяют, так как этот вид термической обработки для отливок из цветных сплавов для обеспечения выравнивания химического состава сплава.
Отжиг второго рода изменяет структуру сплавов посредством перекристаллизации. В этом случае нагревают отливки ни 30-50°С выше температуры рекристаллизации, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают. В результате такой термической обработке изменяется микроструктура сплава, размельчаются его зерна и более равномерно распределяются неметаллические и другие включения. Выдержка при высоких температурах необходима для выравнивания температуры по сечению отливки.
Большое значение имеет скорость охлаждения отливок после выдержки их при высоких температурах. Регулируя скорость охлаждения, можно получить грубую или более тонкую структуру с игольчатым, сетчатым или зернистым строением. При больших скоростях охлаждения при прохождении температур рекристаллизации образуется больше центров кристаллизации, а следовательно, и более мелкое строение зерна в отливке. Например, при нормализации (отливка после выдержки при высоких температурах охлаждается на воздухе) образуется более мелкое строение зерна; при закалке (отливка охлаждается в воде, масле или в струе воздуха) – еще более мелкое строение зерен.
Отпуск служит для снятия внутренних напряжений в отливке. В процессе его происходит самопроизвольные процесс распада пересыщенного твердого раствора и тем самым возвращение кристаллической решетки основы сплава в более устойчивое положение. При отпуске отливки нагревают до температуры ниже температуры рекристаллизации, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают.
В зависимости от технологических требований отливки подвергают одному или нескольким видам термической обработки.
Литье в постоянные формы
Особенности метода литья, при котором расплавленный металл заливают в металлические формы (кокили), имеющие очертания изготовляемой отливки. Разновидности кокильного литья. Центробежный способ литья. Применение литья непрерывного и под давлением.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.06.2015 |
| Размер файла | 13,5 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
"МАТИ" - Российский Государственный Технологический Университет
им. Э.К. Циолковского
"Литьё в постоянные формы"
Студент: Козлов В.В.
Преподаватель: Бобрышев Б.Л.
Москва 2015 г.
При этом методе литья расплавленный металл заливают в металлические формы (кокили), имеющие очертания изготовляемой отливки. После застывания металла форму открывают и из нее извлекают отливку. Затем форму охлаждают, смазывают и процесс повторяют.
При литье в кокили получают отливки более точные, чем при литье в песчаные или стержневые формы. Качество металла при таком способе получается высоким. Структура его - мелкокристаллическая. Последнее обстоятельство обусловлено быстрым остыванием металла в металлической форме.
В кокилях льют чаще всего детали из цветных сплавов, однако при значительных программах выпуска в металлических формах отливают и детали из черных металлов.
Существуют автоматические литейные машины для отливки в металлические формы.
Кокили изготовляют главным образом из чугуна, реже - из стали. Перед заливкой формы смазывают жидким стеклом с магнезитом пли с маршалитом, глиноземом И подогревают (при литье алюминиевых сплавов до температуры 250-350° С).
Постоянные стальные формы применяют также при литье под давлением из цветных сплавов на особых литейных машинах (шприц-машины), где расплавленный металл впрыскивается в форму под действием поршня или сжатого воздуха. Этот способ применяют для изготовления мелких точных отливок главным образом из цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов. Такие отливки выполняются с весьма высокой точностью. В них при литье могут быть образованы отверстия и каналы диаметром 2-3 мм и резьба без последующей механической обработки, что неосуществимо при других способах литья. Этим способом можно получить отливки с малой толщиной стенок и с мелкозернистой структурой.
Производительность машины до 1000 отливок в час для литья под давлением.
Особым способом литья с применением постоянных форм является центробежное литье. В этом случае чугунная или стальная металлическая форма, обычно футерованная изнутри огнеупорным материалом, приводится во вращение на особой машине.
Во вращающуюся форму заливают металл, который под действием центробежной силы прижимается к стенкам формы. Этот способ применяют главным образом для отливки чугунных деталей, имеющих вид тел вращения (трубы, втулки, стаканы, гильзы). При вращении формы происходит уплотнение металла вследствие центробежных сил, прижимающих его к стенкам формы. Формы предварительно подогревают.
Существует несколько разновидностей кокильного литья:
Литьё с выплеском представляет собой особый вид литья в кокиль, при котором расплавленному металлу не дают полностью затвердеть. После того, как достигается желаемая толщина стенки, еще не затвердевший расплавленный металл выливается. Таким образом изготавливаются полые декоративные предметы, например подсвечники, светильники, статуэтки и т.д.
Кокильное литье под низким давлением - еще один вариант литья, где вместо силы тяжести (которая используется, чтобы помочь заливке металла при кокильном литье) применяется газ под низким давлением (до 1 атмосферы). Поддерживая давление расплава, удается полностью заполнять формы и компенсировать любые усадки при охлаждении. Этот способ пригоден для получения тонкостенных отливок, а механические свойства отливок при этом на 5% выше, чем при классическом кокильном литье.
литье кокиль постоянная форма
Литье в металлические формы
Высокая скорость охлаждения отливки обеспечивает образование в ней мелкозернистой структуры, что повышает механические свойства детали.
Припуск на механическую обработку при литье в металлическую форму в два-три раза меньше, чем при литье в земляную форму. Металлические формы собирают из нескольких частей. Например, форма для отливки алюминиевых поршней тракторного двигателя. Она состоит ш двух частей с вертикальной плоскостью разъема. Стержень, образующий полость поршня, состоит из трех частей. Литниковую систему устанавливают на разъеме формы. Стержни, образующие отверстия в бабышках отливаемого поршня, вставляют в форму в соответствующих гнездах для знаков.
Для чугунного и стального литья металлические формы изготовляют из серого чугуна, для цветного литья - из стали и алюминиевых сплавов. Стержни используют песчаные или металлические (сборные).
Существенными недостатками литья в металлические формы являются трудность отливать детали со сложными внутренними и внешними очертаниями и получать в отливке тонкие стенки вследствие быстрой кристаллизации металла в форме.
Центробежное литье
Данный метод используют, если отливаемая деталь имеет форму тел вращения. Расплавленный металл, залитый во вращающуюся форму, под действием центробежных усилий прижимается к стенкам формы и затвердевает. Отливки при этом получаются плотными, без шлаковых включений и газовых раковин, с мелкозернистой структурой и высокими механическими свойствами. При этом литниковая система отсутствует.
Центробежным способом отливают трубы, втулки для поршневых колец и другие детали. В практике ремонтного дела данный метод используют для заливки баббитом шатунных и коренных вкладышей двигателей.
Литье под давлением
Этот метод имеет широкое применение для изготовления фасонных отливок из цветных сплавов. Жидкий металл заполняет стальные формы под давлением. Литье три этом получается высокой точности и чистоты. Для литья под давлением применяют специальные машины поршневого и компрессорного действия.
Непрерывное литье
Для получения литого чугунного листа жидкий чугун заливают в щелевидное пространство между двумя охлаждающими прокатными валками. Затвердевший металл между валками образует ленту толщиной 0,7-1,2 мм. В дальнейшем ленту разрезают на отдельные листы и подвергают термической обработке для устранения хрупкости.
Подобные документы
Общая характеристика видов литья. Знакомство с основными недостатками литья под давлением. Литье в оболочковой форме как передовой технологический способ литья, позволяющий изготовлять наиболее точные отливки с минимальной механической обработкой.
презентация [489,3 K], добавлен 21.05.2014
Общие сведения о процессе литья. Классификация способов литья. Физическая сущность процесса литья. Виды литья: в песчаные формы, в кокиль, в оболочковые формы, шликерное в гипсовой форме, центробежное, намораживанием, под низким давлением.
реферат [2,5 M], добавлен 17.06.2004
Исследование технологических возможностей и сущности кокильного литья. Характеристика основных методов устранения отбела в отливках. Обзор способов литья под регулируемым давлением. Назначение центробежного литья. Анализ конструкции створчатого кокиля.
презентация [168,0 K], добавлен 18.10.2013
Использование литья в промышленности. Преимущества технологии центробежного литья. Точность и шероховатость поверхности отливок. Схемы центробежного литья. Оборудование и инструменты. Процесс заливки фасонных деталей в металлические формы на машинах.
реферат [1,1 M], добавлен 21.05.2012
Разработка чертежа отливки. Выбор машины для литья под давлением. Технологический процесс изготовления детали "Крышка". Проектирование пресс-формы. Расчет количества машин для литья под давлением. Расчет расхода электроэнергии, сжатого воздуха, воды.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 09.02.2012
Сущность и методы литья металла под давлением. Технологический процесс формирования отливки, оборудование и инструменты. Общая характеристика литья под низким давлением. Преимущества и недостатки способа, область применения. Режимы получения отливки.
реферат [1,4 M], добавлен 04.04.2011
Основы технологии литья под давлением. Виды брака и методы его устранения. Описание технологического процесса литья при низком давлении. Литье тонкостенных изделий, микролитье пластмасс. Литье крупногабаритных корпусных деталей с тонкостенными решетками.
Область применения литья в металлические формы
Литье в металлические формы используют для получения отливок из большинства литейных марок цветных сплавов, чугуна и стали. Масса отливок может находиться в пределах от нескольких десятков граммов до нескольких тонн, в отдельных случаях из чугуна и стали получают отливки весом более Ю т.
Точность отливок, получаемых в металлических формах, и шероховатость их поверхностей зависят от многих факторов, и в первую очередь от методов изготовления самих металлических форм. Литые металлические формы, применяемые без механической обработки рабочих поверхностей (главным образом для отливок из чугуна и стали), могут обеспечить точность отливок в пределах 15-го квалитета и шероховатость поверхности в пределах
80. 20 мкм. Формы, изготовленные методом механической обработки и применяемые в основном для получения отливок из цветных сплавов, могут обеспечить точность до 14-го квалитета и шероховатость поверхности в пределах Rz 20. 10 мкм. Таким образом, литье в металлические формы, по сравнению с литьем в песчаные формы, несколько увеличивает точность и уменьшает шероховатость поверхностей отливок, что дает возможность уменьшить припуски на механическую обработку и снизить расход металла.
При оценке возможности изготовления отливок в металлических формах учитывают особенности формирования отливок:
- • интенсивность теплообмена между отливкой и кокилем в 3 — 10 раз выше, чем при литье в разовые песчано-глинистые формы; в связи с этим металл отливок имеет более мелкозернистую структуру, что существенно повышает их механические свойства; в то же время высокая скорость охлаждения может привести к неравномерности свойств по сечению стенки отливки, а в чугунных отливках — к отбелу;
- • быстрое охлаждение заливаемого металла стенками кокиля снижает жидкотекучесть расплава, поэтому толщина стенок отливок при кокильном литье больше, чем при литье в песчано-глинистые формы. Минимальная толщина стенок отливок из алюминиевых и магниевых сплавов 3 мм, чугуна — 6 мм, стали — 8 мм.
Снижение жидкотекучести затрудняет получение сложных тонкостенных крупногабаритных отливок. Это ограничивает применение для кокильного литья сплавов с пониженной жидкотекучес- тью.
Учитывая указанные особенности, в металлических формах целесообразно изготавливать следующие отливки:
- • массивные, необрабатываемые, а также отливки с повышенными требованиями к герметичности;
- • чугунные с отбеленной поверхностью, с повышенными герметичностью и плотностью, простой конфигурацией;
- • из высокопрочного чугуна с толщиной стенок не менее 8 мм, особенно те, которые могут заменить поковки;
- • стальные простой конфигурации со стенками толщиной более 8. 10 мм;
- • алюминиевые со стенками толщиной более 2,5 мм;
- • из кремнистой латуни со стенками толщиной более 3,5 мм и габаритными размерами 600x700 мм.
Высокая прочность материала металлической формы позволяет выполнять рабочие полости формы с более точными, стабильными размерами и получать отливки с точностью до 15-го квали- тета.
Минимальное физико-химическое взаимодействие материала отливки и формы способствует повышению качества поверхности отливки и полностью устраняет пригар. Параметр шероховатости отливки может достигать Rz 80. 20 мкм.
Повышенная скорость охлаждения сплавов в металлических формах приводит к снижению в отливках дефектов ликвационно- усадочного характера, улучшению структуры и повышению механических свойств сплавов в отливках в среднем на 10. 15 %. Получение при литье в металлические формы более плотной структуры особенно благоприятно сказывается на деталях, испытывающих в работе повышенные давления жидкостей или газов. В связи с этим большинство литых деталей, проходящих испытания на гидравлических стендах (за исключением лишь очень крупных), получают способом литья в металлические формы, что позволяет снизить брак из-за негерметичности стенок в 5 —6 раз. Получаемые в металлических формах отливки из высокомарганцовистой стали за счет улучшения структуры аустенита имеют более высокую износостойкость (например, оправки для производства сварных и бесшовных труб).
Особую группу отливок, всегда получаемых в металлических формах, составляют детали из чугуна с отбеленной поверхностью (всевозможные валки, опорные рамки, катки для размольных бегунов, шары для размольных мельниц и т. п.).
Литье в металлические формы, по сравнению с литьем в песчаные формы, позволяет значительно повысить производительность труда, снизить брак отливок и улучшить санитарно-гигиенические условия труда.
Недостатком металлических форм является отсутствие у них податливости, что ограничивает их применение, особенно для деталей из чугуна и стали сложной конструкции, имеющих большое число внутренних полостей и литых отверстий.
Другой причиной, ограничивающей более широкое применение металлических форм, служит их высокая стоимость. Даже при очень простой и наиболее рациональной конструкции металлических форм, получаемых методом литья без последующей механической обработки, их применение в индивидуальном и мелкосерийном производстве оказывается часто экономически невыгодным. Однако в серийном и массовом производстве даже высокая стоимость металлической формы, разделенная на большое число получаемых из нее отливок, может оказаться ниже стоимости разовой песчаной формы.
Литьё в металлические формы (общая характеристика)
Кокиль (от франц. coquille) — металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. В различие от разовой песочной формы кокиль может быть использован многократно. Таковым образом, сущность литья в кок и ли состоит в применении металлических материалов для производства многократно используемых литейных форм, металлические части которых составляют их базу и сформировывают конфигурацию и характеристики отливки.
Кокиль (рис. 2.1) Традиционно состоит из двух полуформ 1, плиты 2, вставок
10. Полуформы взаимно центрируются штырями 8, и перед заливкой их соединяют замками 9. Размеры рабочей полости 13 кокиля больше размеров отливки на величину усадки сплава. Полости и отверстия в отливке могут быть выполнены металлическими 11 либо песчаными 6 стержнями, извлекаемыми из отливки после её затвердевания и остывания до заданной температуры. Расплав заливают в кокиль через литниковую систему 7, выполненную в его стенах, а питание мощных узлов отливки осуществляется из прибылей (питающих выпоров) 3. При заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости через вентиляционные выпоры 4, пробки 5, каналы 12, образующие вентиляционную систему кокиля.
главные элементы кокиля — полуформы, плиты, вставки, стержни т. Д.— традиционно изготовляют из чугуна либо стали. Выше рассмотрен кокиль обычный конструкции, но в практике употребляют кокили разных, очень сложных конструкций.
главные операции технологического процесса. Перед заливкой расплава новый кокиль подготовляют к работе: поверхность рабочей полости и разъем тщательно очищают от следов загрязнений, ржавчины, масла; проверяют легкость перемещения подвижных частей, точность их центрирования, надежность крепления. Потом на поверхность рабочей полости и металлических стержней наносят слой огнеупорного покрытия (рис. 2.2, А) — облицовки и краски. Состав облицовок и красок зависит в основном от заливаемого сплава, а их толщина — от требуемой скорости остывания отливки: чем толще слой огнеупорного покрытия, тем медленнее охлаждается отливка. Совместно с тем слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую поверхность формы от резкого повышения её температуры при заливке, расплавления и схватывания с сплавом отливки. Таковым образом, облицовки и краски выполняют две функции: защищают поверхность кокиля от резкого нагрева и схватывания с отливкой и разрешают регулировать скорость остывания отливки, а означает, и процессы её затвердевания, влияющие на характеристики сплава отливки.
Перед нанесением огнеупорного покрытия кокиль нагревают газовыми горелками либо электрическими нагревателями до температуры 423—453 К. Краски наносят на кокиль традиционно в виде аква суспензии через пульверизатор. Капли аква суспензии, попадая на поверхность нагретого кокиля, испаряются, а огнеупорная составляющая ровным слоем покрывает поверхность.
После нанесения огнеупорного покрытия кокиль нагревают до рабочей температуры, зависящей в основном от состава заливаемого сплава, толщины стены отливки, её размеров, требуемых параметров. Традиционно температура нагрева кокиля перед заливкой 473—623 К. Потом в кокиль устанавливают песочные либо керамические стержни (рис. 2.2, Б), если таковые необходимы для получения отливки; половины кокиля соединяют (рис. 2.2, В) и скрепляют особыми зажимами, а при установке кокиля на кокильной машине с помощью её механизма запирания, после чего заливают расплав в кокиль. Частенько в процессе затвердевания и остывания отливки, после того как отливка приобретет достаточную крепкость, металлические стержни «подрывают», т. Е. Частично извлекают из отливки (рис. 2.2, Г) до её извлечения из кокиля. Это делают для того, чтоб уменьшить обжатие усаживающейся отливкой металлического стержня и обеспечить его извлечение из отливки. После остывания отливки до заданной температуры кокиль раскрывают, совсем извлекают металлический стержень и убирают отливку из кокиля (рис. 2.2, Д). Из отливки выбивают песочный стержень, подрезают литники, прибыли, выпоры, контролируют качество отливки. Потом цикл повторяется
Перед повторением цикла осматривают рабочую поверхность кокиля, плоскость разъема. Традиционно огнеупорную краску наносят на рабочую поверхность кокиля 1—2 раза в смену, изредка восстанавливая её в местах, где она отслоилась от рабочей поверхности. После этого при необходимости, что почаще бывает при литье тонкостенных отливок либо сплавов с низкой жидкотекучестью, кокиль подогревают до рабочей температуры, так как за время извлечения отливки и окраски рабочей поверхности он охлаждается. Если же отливка довольно мощная, то, напротив, кокиль может нагреваться её теплотой до температуры большей, чем требуемая рабочая, и перед следующей заливкой его охлаждают. Для этого в кокиле предугадывают особые системы остывания,
Как видно, процесс литья в кокиль — малооперацион-н ы и.
Манипуляторные операции довольно просты и кратковре-менны, а лимитирующей по продолжительности операцией является остывание отливки в форме до заданной температуры. Фактически все операции могут быть выполнены механизмами машины либо автоматической установки, что является существенным преимуществом метода, и, естественно, самое основное — исключается трудоемкий и материалоемкий процесс производства формы: Кокиль употребляется многократно.
Особенности формирования и качество отливок. Кокиль — металлическая форма, владеющая по сравнению с песочной существенно большей теплопроводностью, теплоемкостью, прочностью, фактически нулевыми газопроницаемостью и газотвор-. ностью. Эти характеристики материала кокиля обусловливают рассмотренные ниже особенности его взаимодействия с сплавом отливки.
1. Высокая эффективность теплового взаимодействия меж отливкой и формой: расплав и затвердевающая отливка охлаждаются в кокиле быстрее, чем в песочной форме, т. Е. При одинаковых гидростатическом напоре и температуре заливаемого расплава заполняемость кокиля традиционно ужаснее, чем песочной формы. Это осложняет получение в кокилях отливок из сплавов с пониженной жидкотекучестью и ограничивает минимальную толщину стен и размеры отливок. Совместно с тем завышенная скорость остывания способствует получению плотных отливок с мелкозернистой структурой, что увеличивает крепкость и пластичность сплава отливок. Но в отливках из чугуна, получаемых в кокилях, вследствие особенностей кристаллизации частенько образуются карбиды, ферритографитная эвтектика, отрицательно влияющие на характеристики чугуна: снижается ударная вязкость, износостойкость, резко растет твердость в отбеленном поверхностном слое, что затрудняет обработку резанием таковых отливок и приводит к необходимости подвергать их термической обработке (отжигу) для устранения отбела.
2. Кокиль фактически неподатлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение её из формы, может вызвать появление внутренних напряжений, коробление и трещины в отливке.
но размеры рабочей полости кокиля могут быть выполнены существенно точнее, чем песочной формы. При литье в кокиль отсутствуют погрешности, вызываемые расталкиванием модели, упругими и остаточными деформациями песочной формы, снижающими точность её рабочей полости и соответственно отливки. Поэтому отливки в кокилях получаются более точными. Точность отливок в кокилях традиционно соответствует 12—15-ам квалитетам по СТ СЭВ
145—75. При этом точность по 12-му квалитету возможна для размеров, расположенных в одной части формы. Точность размеров, расположенных в двух и более частях формы, а также оформляемых подвижными частями формы, ниже. Коэффициент точности отливок по массе достигает 0,71, что обеспечивает возможность уменьшения припусков на обработку резанием.
3. Физико-химическое взаимодействие сплава отливки и кокиля мало, что способствует увеличению свойства поверхности отливки.
Отливки в кокиль не имеют пригара. Шероховатость поверхности отливок определяется составами облицовок и красок, наносимых на поверхность рабочей полости формы, и соответствует Rz = 80-10 мкм, но может быть и меньше.
4. Кокиль фактически газонепроницаем, но и газотворность его мала и определяется в основном составами огнеупорных покрытий, наносимых на поверхность рабочей полости. Но газовые раковины в кокильных отливках — явление не редкое. Предпосылки их появления различны, но в любом случае размещение отливки в форме, метод подвода расплава и вентиляционная система обязаны обеспечивать удаление воздуха и газов из кокиля при заливке.
Эффективность производства и область внедрения. Эффективность производства отливок в кокиль, как, впрочем, и остальных способов литья, зависит от того, как полно и верно инженер-литейщик употребляет достоинства этого процесса, учитывает его особенности и недочеты в условиях конкретного производства.
Технологии литейного производства
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
1 Характеристика сплава.
2 Анализ технологичности детали.
3 Выбор положения отливки в форме.
4 Плоскость разъема модели и формы.
5 Припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, определение количества стержней, их границ и размеров знаков.
6 Технологические расчеты:
6.1 Расчёт прибылей.
6.2 Расчет литниково - питающей системы.
6.2.1 Расчёт времени заливки литейной формы.
6.2.2 Выбор типа литниковой системы и определение ее элементов .
6.2.3 Расчёт коэффициента расхода.
6.2.4 Расчёт минимального сечения элемента литниковой системы.
6.2.5 Расчёт минимальной длины шлакоуловителя, определение интервала
размеров и вида, удаляемых шлаковых включений.
6.2.6 Определение геометрических размеров элементов литниковой системы.
6.2 Расчет времени затвердевания и охлаждения отливки в форме.
6.3 Расчет нагружения формы.
6.4 Расчет нижней полуформы на прочность.
7 Выбор опок для изготовления литейной формы.
8 Расчет шихты и выбор плавильного агрегата.
9 Обоснованный выбор способа формовки и технологии изготовления стержней.
10 Выбор составов формовочных и стержневых смесей.
11 Описание технологических цепочек изготовления формы и стержней.
12 Режим ТО и описание структуры сплава до и после ТО.
13 Возможные виды брака и меры их предупреждения .
14 Список использованной литературы .
1. Спецификация №1 (на чертеж литейной формы)
2. Спецификация №2 (на модельную плиту)
3. Спецификация №3 (на стержневой ящик)
4. Технологические расчеты по литейной гидравлике
Введение
Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико ; почти все машины и приборы имеют литейные детали.
Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности пользовались для производства металлических изделий : в начале из меди и бронзы а затем из чугуна , а позже из стали и др. сплавов.
В 1868 году на Мальцевских заводах впервые были стальные фасонные отливки.
Основными процессами литейного производства являются : плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества обработки.
Основной способ изготовления отливок - литье в песчаные формы, в который получают около 80% отливок. Однако точность и шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения.
Литейное производство позволяет получить заготовки сложной конфигурации с минимальными припусками на обработку резанием и с хорошими механическими свойствами. Технологический процесс изготовления механизирован и автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок. Достижения современной науки во многих случаях позволяют коренным образом изменить технологический процесс, резко увеличить новые высокопроизводительные машины и автоматы. Что в конечном счете помогает улучшить качество продукции и повысить эффективность производства.
1 Характеристика сплава
Кремний (Si) - 0,20-0,52
Марганец (Mn) – 0,4-0,90
Фосфор (P) - не более 0,04
Сера (S) - не более 0,045
Назначение - корпуса и обоймы турбомашин, станины прокатных станов, бабы паровых молотов, задвижки, вилки, кронштейны и другие детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок. Сталь применяют в улучшенном состоянии и после поверхностного упрочнения ТВЧ..
Свариваемость - ограниченно свариваемая.
Склонность к отпускной способности - не склонна;
Флокеночувствительность - не чувствительна.
Предел кратковременной прочности ?в= 500 МПа
Предел текучести ?т = 280 МПа.
Ударная вязкость - 48 кДж/см 2
Относительное сужение – 25 %
Относительное удлинение – 15 %
Коэффициент теплопроводности – 53 В/(м*К)
Плотность материала – 7600 кг/м.куб.
Удельная теплоемкость материала – 470 Дж/(кг·град)
Удельное электросопротивления – 172 Ом*м
Линейная усадка 2,2 %.
2 Анализ технологичности отливки
Технологичной называют такую конструкцию изделия или со-
ставных ее элементов (деталей, узлов, механизмов), которая
обеспечивает заданные эксплуатационные свойства продукции и
позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими
затратами. Технологичная конструкция характеризуется просто-
той компоновки, совершенством форм. Конструкция отливки должна обеспечить удобство извлечения модели из формы, что достигается наименьшем количеством разъемов модели, отъемных частей и стержней. При наличии отклонений от указанных требований должен быть поставлен вопрос о внесении в конструкцию детали необходимых изменений.
Отливка «Основание» технологична, так как она согласуется с принципом направленного затвердевания, также обеспечивается удобство извлечения модели из формы. Отливку получаем литьем в песчано-глинистые сырые формы.
Основной задачей при выборе положения отливки во время заливки, заключается в получении наиболее ответственных ее поверхностей без литейных дефектов.
Отливка "Основание" может изготавливаться разными способами.
Отливка может быть расположена вертикально с применения стержней (рис.1-б) и горизонтальное расположение с применением стержней (рис.1-а). При вертикальном расположении усложняется технология формовки, что является недостатком этого варианта изготовления. Выбираем вариант с горизонтальным расположением отливки в форме, так как выбранное положение должно обеспечить возможность проверки размеров полости формы при сборке, а также надежное крепление стержней и такое расположение благоприятствует питанию их металлом верхних прибылей, а также позволяет сократить расход формовочной смеси из-за уменьшения высоты формы, так как данное расположение обеспечивает малую высоту формы.
а) горизонтальное расположение б) вертикальное расположение
Выбрано положение а, так как оно наиболее технологично и рационально.
4 Выбор разъёма модели и формы
Поверхность соприкосновения верхней и нижней полуформ называется поверхностью разъема формы. Она необходима для извлечения модели из уплотненной формовочной смеси и установки стержней в форму.
Поверхность разъема может быть плоской и фасонной.
Выбор разъема формы определяет конструкцию и разъемы модели, необходимость применения стержней, величину формовочных уклонов, размер опок и т.д. При неправильном выборе поверхности разъема возможно искажение конфигурации отливки, неоправданное усложнение формовки, сборки.
Особенность разъема формы у отливки «Основание»:
- поверхность разъема формы и модели плоская, что наиболее рационально с точки зрения изготовления модельного комплекта;
- модель отливки не имеет отъемных частей;
- такое расположение обеспечивает простоту выемки модели из формы;
- форма и модель имеют одну поверхность разъема - плоскую горизонтальную, удобную для изготовления и сборки формы;
5 Припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, определение количества стержней, их границ и знаков.
5.1 Припуски на механическую обработку
Припуски на механическую обработку даются на всех обрабатываемых поверхностях отливки. Величина припуска зависит от положения поверхности при отливке, способа формовки и чистоты обработки поверхности, а также от величины отливки и самой обрабатываемой поверхности.
При машинной формовке ввиду большей точности литья припуски на обработку даются меньшие, чем при ручной формовке. Наибольшие припуски предусматриваются для поверхностей, которые при заливке обращены вверх, так как они больше всего засоряются неметаллическими включениями.
Требования по точности отливки для всех сплавов регламентируется по ГОСТ 26645-85.
Читайте также: