Отливка — продукция, полученная способом заливки жидкого сплава в литейные формы, в которых, после охлаждения и затвердения, происходит формирование. Она может быть полностью законченным изделием либо требовать дальнейшей механической обработки.
Подразделяется на следующие виды:
- полуфабрикаты – это чушки, которые в дальнейшем требуют прохождения процесса переработки;
- слитки, обработка которых проводится давлениям;
- фасонные отливки – обрабатываются с помощью резания;
- готовая продукция, которая не требует никакой механической обработки, только очищается либо окрашивается декоративной краской.
Для получения отливок используется множество разновидностей металла и сплавов, стекло, пластмасса, воск и другой исходный материал. Около 80% заготовок получаются методом литья в песчаные формы, но полученная таким образом отливка перед отправкой заказчику требует обязательной обработки.
Литейное производство позволяет получить заготовки высокой точности даже с самой сложной конфигурацией, при этом пропуски, требующие обработку — незначительные. Технология получения отливок выбирается с учетом их размеров и способа производства.
Разделяют три группы получения отливок:
1) в разовых формах;
2) по растворяемым моделям;
3) отливка в формах полупостоянного и комбинированного типа, сделанных из огнеупорных материалов:
Это основные виды литья, но на практике применяются и комбинированные варианты.
Литье металлов
Литье металлов – производственный процесс, основанный на технологии заливки расплавленного, горячего металла в специальные литейные формы, в результате которого получают литые заготовки — отливки. Полость формочек повторяет конфигурацию будущих заготовок и представляет собой рабочую часть литейной формы, куда поступает жидкий металл. Здесь будущие заготовки охлаждаются, затвердеют и получают вид конечной продукции. До поставки потребителю алюминиевые отливки проходят механическую обработку (токарные работы, фрезерование, шлифование и полировка).
Такой способ применяется для получения алюминиевых отливок, которые за счет уникальных химических свойств используются во многих сферах: в приборостроении, в строительстве, в автомобилестроении, мебельном производстве (фурнитура и декоративные детали) и пр. Для их получения применяются различные технологии, выбор которых зависит от размеров, конфигурации и других показателей, требуемых от конечной продукции.
Литье в песчаные формы
Литье отливок в песчаные формы — самый распространенный и дешевый способ литья. Начальным этапом этого метода является изготовление литейной модели. Раньше делали ее из дерева, но в современном производстве изготавливают пластиковые формочки. Модель засыпается специальной смесью из песка и связующего, который уплотняется прессованием. Литье отливки осуществляется путем заливки расплава в образовавшиеся полости через специальные отверстия. После остывания, форму разбивают и вынимают ли в дальнейшем обязательно проходят переработку.
В современном производстве технология литья в песчаные формы осуществляется применением вакуумных форм, которые заполняются песком. Чтобы получить форму, используют металлическую опоку, которая состоит из двух бездонных коробов, которые засыпаются песком и утрамбовываются. На поверхности разъема снимается отпечаток будущей модели, соответствующей форме отливки. Соединяя две формы, осуществляется заливка расплава.
Основные способы получения отливок
Широкое распространение литейного производства объясняется, во-первых, его сравнительно легкой осуществимостью в технологическом плане, так как требуется лишь расплавить металл и залить его в изготовленную соответствующим образом рабочую полость литейной формы, что было доступно человеку даже в доисторические времена.
Вторым обстоятельством, является возможность получать цельные изделия весьма сложной конфигурации, различных размеров и массы. При этом не требуется собирать большие изделия из отдельных частей, что имеет большое значение в машиностроении, так как позволяет получать изделия повышенной жесткости. Для некоторых изделий способ литья является единственным способом их изготовления, к примеру, секции радиаторов водяного отопления из чугуна, блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания и др.
Преимуществом метода литья является возможность изготавливать изделия из сплавов, которые невозможно в полной мере обрабатывать давлением, так как они не обладают необходимой для этого пластичностью. Благодаря этому можно использовать в машиностроении огромное количество, так называемых литейных сплавов, например, чугуны, бронзы, многие сплавы алюминия, магния и пр.
Характерная особенность литейного производства заключается также в следующем; для того, чтобы получить литое изделие, в подавляющем большинстве случаев не требуется большой подготовки производства, сложных машин и предварительно больших затрат. Поэтому, литейное производство весьма маневренно: оно может быть быстро и без больших затрат перестроено с заливки одних изделий на другие; ничто не мешает выпускать в одном производстве крайне разнообразные изделия; все литейное оборудование таково, что выполняет свои функции независимо от очертаний отливки, которые определяются только конфигурацией рабочей полости литейной формы; следовательно, для того или иного изделия требуется лишь подготовить такую полость, а не сооружать или видоизменять машину.
Все это приводит к тому, что способ производства изделий литьем дешевле других способов.
Несмотря на существенную разницу в технологических процессах, во всех случаях характерно то, что используются два свойства материалов:
-подвижность материала в первоначально жидком состоянии, позволяющее ему легко принимать конфигурацию полости в которую материал заливается;
-способность затвердевать, сохраняя приданные формой очертания.
Качество литых изделий определяется, во-первых, материалом, во-вторых, условиями литья этого материала. Влияние условий литья столь велико, что при изменении их, изделия из одного и того же материала могут приобретать различные качества.
Для современного состояния литейного производства характерны комплексная механизация и автоматизация технологических операций, а также использование разнообразных процессов литья и материалов, их обеспечивающих.
В настоящее время в промышленно развитых странах для производства отливок используют следующие способы получения отливок:
-литье в разовые литейные формы изготовленные из песчано-глинистых смесей;
-литье в разовые литейные формы изготовленные по выплавляемым моделям;
-литье в разовые оболочковые формы (корковое литье);
-литье в металлические формы (кокильное литье);
-литье под давлением;
-центробежное литье;
-полунепрерывное литье и др.
Наиболее универсальным, гибким, простым и дешевым способом, является литье в разовые литейные формы из песчано-глинистых смесей. В промышленно развитых странах 60-65% общего количества отливок (по массе) производят этим способом. Однако точность, чистота поверхности и производительность во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения. В связи с этим, в условиях крупносерийного и массового производства стали использовать специальные способы литья, позволяющие получать отливки повышенной точности, чистоты поверхности и с высокой производительностью.
Между тем, специальные способы литья требуют применения специального оборудования, приспособлений и машин и предварительных относительно крупных затрат. Поэтому, экономически целесообразно их применение лишь в условиях крупносерийного и массового производства
⇐ Предыдущая2Следующая ⇒
Поиск по сайту:
Литье в кокиль
Это наиболее качественный способ литья отливки, который осуществляется с помощью разборной металлической формы. После застывания кокиль используется повторно. Но делается это после его очистки. Особенностью данного метода заключается в том, что затвердение жидкого расплава происходит без какого-либо внешнего воздействия. Полученные таким образом изделия обладают мелкозернистым, плотным строением, обеспечивающим герметичность и хорошие механические показатели.
Кокиля используются для получения отливок из разных сплавов, чаще всего алюминиевых и магниевых, обладающих невысокой температурой плавления. При этом один кокиль можно использовать до 1000 раз. Литье в кокиль — очень эффективный метод для серийного производства деталей, что и является причиной его применения для получения до 45% изделий.
Непрерывное литье
Процесс, который позволяет позволяет металлам и сплавам растягиваться, формироваться и затвердевать без необходимости прерывания заливки. При этом сокращаются отходы, повышается выход готовой продукции, улучшается экономическая эффективность производства.
Методом непрерывного литья под давлением изготавливаются аккумуляторные решётки. Использование системы роликов и форм с водяным охлаждением снижает вероятность попадания примесей и обеспечивает лучшее соотношение толщины.
Литье под давлением
Этот метод гарантирует высокое качество поверхности, которую после этого не придется подвергать механической обработке. Он очень производительный для получения деталей различной конфигурации, весом от нескольких грамм до десяток кг.
Литье под давлением позволяет получать сложные детали, с наличием криволинейных поверхностей и различных канал. При этом чаще всего используют цинковые, магниевые, латунные и алюминиевые отливки.
Технология ЛПД имеет много плюсов:
- низкая цена;
- точность отливки в размерах и конфигурации;
- с одной пресс формы получают множество отливок.
Но данная технология имеет и ряд минусов: продолжительность процесса, высокая стоимость на производство пресс форм, сложности в получении отливок, содержащих скрытые полости, а также возможность появления в заготовках газовых раковин и усадочных трещин.
Для изготовления алюминиевых отливок в ЛПД применяют специальное оборудование, оснащенное холодной горизонтальной камерой, предназначенной для прессовки материала, и полуавтоматические машины для литья сплавов из цинка с горячей камерой прессовки материала и с усилием запирания.
Под регулируемым давлением
Разновидность литья под давлением, которая обеспечивает лучшую управляемость процессом. Существует множество факторов, которые могут повлиять на качество конечного продукта. Нижеприведенные переменные играют важную роль в процессе литья под регулируемым давлением:
- Скорость, с которой расплавленный металл вводится в полость пресс-формы,. Важно, чтобы расплавленный металл полностью заполнил полость до того, как он начнет затвердевать. Если скорость потока металла не идеальна, это отрицательно сказывается на прочности конечного продукта.
- Давление впрыска, напрямую влияющее на скорость поступления расплавленного металла в полость пресс-формы. При литье под регулируемым давлением увеличивают давление впрыска, чтобы повысить герметичность. Для обеспечения структурной стабильности отливки используется сочетание высокого давления впрыска и увеличенных размеров литника. Это, в свою очередь, улучшает общие механические свойства отливки, в частности, прочность на растяжение.
- Время, необходимое для того, чтобы расплавленный металл заполнил полость, зависит от скорости металла на затворе и площади затвора. Если затвор большой, скорость впрыска может быть низкой, но если затвор маленький, скорость впрыска должна быть высокой для того, чтобы полностью заполнить полость.
Для литья под давлением используют сплавы металлов и сплавов, которые характеризуются повышенными литейными свойствами (жидкотекучестью).
Важным фактором, влияющим на литейную способность сплава, является интервал затвердевания. Если разница между точкой твердого и жидкого состояния сплава велика, литье под регулируемым давлением не применяют.
Литье по выплавляемым моделям
Данный метод позволяет осуществить литье отливки высокой точности. Заранее изготавливается точная копия модели из парафина, воска и стеарина и другого материала, а также литниковая система. Применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например, лопатки турбин и т. п.).
На блок модели наносится суспензия и производится обсыпка огнеупорным наполнителем из кварца, дистенсилиманита, электрокорунда и т. д. Требуется наносить 6 – 10 слоев, каждый из них сушится примерно полчаса. Этот процесс ускоряется с помощью сушильных шкафов, закачанных аммиачным газом. Таким образом, формируется оболочка, из которой выплавляют модельный состав. Осуществляется это в воде, воздействием пара высокого давления или путем выжигания.
Следующим этапом литья по выплавляемым моделям является прокаливание блока путем вытопки при температуре 1000 градусов Цельсия. Затем устанавливают нагретый блок в печь и в оболочку заливают расплавленный металл. Последним этапом является охлаждение, выбивка и отрезка отливки. Плюсом данного способа является литье отливок из сплавов, которые трудно поддаются механической обработке. Применяется данная технология и для изготовления единичных деталей, и в серийном производстве.
СУЩНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЛИТЬЯ
Технологии литейного производства на современном этапе позволяют получать изделия с высокими эксплуатационными свойствами. Отливки надежно работают в реактивных двигателях, атомных энергетических установках и других машинах ответственного назначения. Они используются в изготовлении строительных конструкций, станочного и прессового оборудования, морских судов, деталей бытового оборудования.
Под литейным методом
понимают процесс получение заготовок путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки.
В современном литейном производстве наиболее часто применяются два основных способа:
· литье в песчаные формы,
· специальные способы литья.
Литье в песчаные формы
является самым распространенным способом изготовления отливок. Этим способом изготавливают отливки из чугуна, стали, цветных металлов в широком диапазоне весов и размеров. Сущность этого процесса заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.
Этапы технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах представлены на рисунке 17.1.
Рис. 17.1. Этапы технологического процесса изготовления отливок в песчано-глинистых формах
Под литейной моделью
(рис. 17.2) понимают приспособление, с помощью которого в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации и размерам отливки.
Применяют модели разъемные и неразъемные, деревянные, металлические и пластмассовые. На рисунке 17.2, б
показана модель для литья в песчано-глинистую форму изготовленная самым современным способом – прототипированием.
Рис. 17.2. Деталь, полученная литьем в песчано-глинистую форму (а)
и ее литейная модель
(б)
· Под стержневым ящиком
(рис. 17.3) понимают формообразующее изделие, имеющее рабочую полость для получения в ней литейного стержня нужных размеров и очертаний из стержневой смеси. Литейные стержни устанавливают для образования: полостей, отверстий, иных сложных контуров заготовки.
Рис. 17.3. Стержневой ящик: 1,2
— полуформы ящика,
3
— фрагмент опоки,
4
— готовый стержень,
5
— виды стержней в машиностроении
Для приготовления смесей используются природные и искусственные материалы
. Обычно используется кварцевый или цирконовый песок и связующие добавки. Добавки обеспечивают прочность, пластичность и термическую устойчивость формовочной смеси.
Приготовление формовочной смеси
включает несколько операций: перемешивание компонентов смеси, увлажнение и разрыхление.
Изготовление литейных форм по своей физической сущности аналогично строительству норок ребенком в песочнице. Ребенок кладет одну руку на песок, засыпает ее сверху и утрамбовывает его второй рукой. После утрамбовки песка ребенок вытаскивает руку из него и там остается «норка», по размерам и форме напоминающая его засыпаемую песком руку.
В реальной технологии литья вместо руки ребенка используется модель того изделия, которое будут отливать. Литейная форма обычно состоит из верхней и нижней полуформ, которые изготавливаются в опоках. Основные операции изготовления литейных форм показаны на рисунке 17.4.
Рис. 17.4. Основные операции изготовления литейных форм
Форму собирают и заливают расплавленным металлом. Заливка осуществляется из ковшей чайникового, барабанного и других типов. Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему. Под литниковой системой понимают совокупность каналов и резервуаров, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы.
Процесс охлаждения отливок длится от нескольких минут (для небольших тонкостенных отливок) до нескольких суток и недель (для крупных толстостенных отливок). Для сокращения продолжительности охлаждения используют методы принудительного охлаждения водой или воздухом.
Выбивка отливки
– это процесс удаления затвердевшей и охлажденной до определенной температуры отливки из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Осуществляют на специальных выбивных установках.
Обрубка отливок
– это процесс удаления с отливки прибылей, литников, выпоров и заливов по месту сопряжения полуформ. После обрубки отливки зачищают.
Очистка отливок
– это процесс удаления пригара, остатков формовочной и стержневой смесей с наружных и внутренних поверхностей отливок. Осуществляется в галтовочных барабанах, в гидропескоструйных и дробеметных камерах, а также химической или электрохимической обработкой.
Несмотря на универсальность и относительную дешевизну, процесс литья в песчаные формы связан с большим грузопотоком вспомогательных материалов и высокой трудоемкостью. 15-20% массы заготовки превращается в стружку при последующей механической обработке.
Переход к специальным способам литья дает возможность снизить припуски на механическую обработку и количество стружки до 5-7%.
Специальные способы литья позволяют:
· получать отливки повышенной точности и с более высокими показателями чистоты поверхности,
· снижать расходы на материалы формовочных смесей.
В современном машиностроительном производстве существуют более 50 способов специального литья, отличающихся от литья в песчаные формы следующими признаками:
— конструкцией литейных форм,
— материалом литейных форм,
— использованием внешних воздействий для заполнения форм и т.д.
Наиболее распространенные специальные способы литья показаны на рисунке.17.5.
Рис. 17.5. Специальные способы литья
· ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
– это процесс литья, когда расплавленный материал подается в литейную форму под достаточно большим давлением, что позволяет значительно снизить риск получения брака в виде раковин и пористости, (рис. 17.6). Сначала металл доставляется в камеру прессования (рис.17.6,
а
), затем подается в полость пресс-формы (рис.17.6,
б
). После затвердевания отливки пресс-форма раскрывается, стержень извлекается, и отливка удаляется из рабочей полости пресс-формы (рис. 17.8,
в
).
Рис.17.6. Схема процесса литья под давлением: заливка металла (а
), прессование (
б
), извлечение заготовки (
в
), заготовки, полученные этим способом (
г
);
1
— поршень давления,
2
— части формы,
3
— поддерживающие элементы,
4
— полость пресс-формы,
5
— выталкиватель
ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
– это процесс, когда модели изготавливают в пресс-формах из легкоплавкого материала (воск или стеарин) (рис. 17.7,
а
), которые попеременно погружают в клеевой состав и в «кипящий» песок, наращивая тем самым слой склеенного песка на поверхностях моделей. Затем все это помещают в печь или кипяток, где легкоплавкий материал моделей расплавляется и вытекает из форм и они помещаются в печь для прокаливания.
Рис. 17.7.Сзема процесса по выплавляемым моделям: восковая модель (а
), оболочковая форма (
б
), процесс заливки (
в
), заготовки, полученные данным способом (
г
)
Получается прочная, но хрупкая оболочка (рис. 17.7, б
), в которую заливают расплавленный материал (рис. 17.7,
в
), а после затвердевания отливки форма легко разрушается от небольшой динамической нагрузки, например, от удара молотком или от небольшого нажатия прессом.
ЛИТЬЕ В ОБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ
по технологии процесса изготовления литейных форм такая же, как и по выплавляемым моделям, но сами модели делают так же, как для литья в песчаные формы. Это позволяет делать литейные формы по простой и дешевой технологии и получать крупногабаритные отливки, но производительность процесса значительно ниже, чем при литье по выплавляемым моделям.
ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ
– это процесс литья в металлическую форму многоразового использования, что обеспечивает достаточно высокую производительность процесса, но требует гораздо больших затрат на ее изготовление.
ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ
– это процесс, когда литейная форма должна вращаться при подаче в нее расплавленного материала, который под действием центробежных сил прижимается к стенкам формы (рис. 17.8).
Рис. 17.8. Схема процесса вертикального центробежного литья (а
), заготовки, полученные этим способом (
б
);
1
— двигатель для вращения,
2
— изложница,
3
— расплавленный металл,
4
— ковш
Центробежные силы способствуют уплотнению материала отливки, снижая риск получения брака в виде пористости и раковин. Эта технология позволяет получать многослойные отливки из различных материалов.
При непрерывном литье расплавленный металл из металлоприемника через графитовую насадку поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор и затвердевает в виде отливки, которая вытягивается специальным устройством.
Для производства отливок специальными способами литья чаще всего используют:
· серые, высокопрочные и ковкие чугуны;
· углеродистые и легированные стали;
· медные (бронзы и латуни), цинковые, алюминиевые и магниевые сплавы;
· сплавы тугоплавких металлов (титан, молибден, вольфрам).
Преимуществами специальных способов литья являются:
· изготовление заготовок с высокой весовой точностью (для специальных способов литья);
· изготовление отливок практически неограниченных габаритов и массы;
· получение заготовок из сплавов, неподдающихся пластической деформации и трудно обрабатываемых резанием (магниты).
Наиболее подробно с некоторыми процессами литья Вы познакомитесь на лабораторных работах.
| | | следующая лекция ==> | |
| Физиологические основы машинного доения | | | Момент силы. Момент импульса. |
Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 5679; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Узнать еще:
Литье по газифицируемым моделям
Технология ЛГМ – наиболее выгодное решение в плане экономичности, экологичности и высокого качества полученных фасонных отливок. Данный метод все больше внедряется в мировом производстве, особенно популярен он в США и Китае. В начале изготавливается копия модели из пенопласта, которая помещается в песчаную форму. Таким образом изготавливаются отливки массой до 2 тонн и более, размерами от 40 до 1000 мм.
Этот метод активно применяется в двигателестроении для получения головок блоков цилиндров, отдельных блоков и прочих деталей. При этом для годного литья массой 100 кг расходуется несколько видов неметаллических материалов, предназначенных для формирования моделей-формочек:
- Противопригарное покрытие – до 25 кг;
- Кварцевый песок – 50кг;
- Пенополистирол – 6кг;
- Полиэтиленовая пленка – около 10 кв.м.
Формовка при этом состоит из засыпки модели песчаным составом, с возможностью его повторного использования в 95-97% случаях.
Центробежное литье
Литье отливки центробежным методом применяется для получения деталей с формой тела вращения из чугуна, алюминия, стали и бронзы. Расплав заливается в металлическую форму, которая вращается со скоростью до 3000 об/мин.
За счет центробежной силы расплав равномерно распределяется внутри формы, после кристаллизации образуется отливка. Такой способ позволяет получать двухслойные заготовки, состоящие из различных сплавов. Отливка, полученная таким способом, обладает высокой плотностью и хорошими физико-механическими качествами.
Большим плюсом центробежного литья является возможность образования внутренних полостей без необходимости применения стержней, а также экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы. Таким методом получается до 95% годных изделий.
В производственном процессе используется оборудование, оснащенное горизонтальными осями вращения. Широко применяется метод центробежного литья для получения отливок гильз, втулок и прочих деталей с формой тела вращения.
Литье в оболочковые формы
Способ литья в оболочковых формах позволяет получить фасонные алюминиевые отливки из металлических сплавов путем их заполнения смесью из песчаных зерен (в основном кварцевых) и синтетического порошка (пульвер-бакелита и фенолоформальдегидной смолы).
Оболочковая форма получается засыпкой на нагретую до 300 °C металлическую модель и ее выдержкой до образования упрочненного тонкого слоя. После этого избыток смеси удаляется. Если используется плакированная смесь, то ее вдувают в зазор, образовавшийся между наружной контурной плитой и нагретой моделью.
И в первом, и во втором случае необходимо подождать упрочнения оболочки на модели в печи. Последующий этап – это скрепление полученных полуформ, их помещение в металлический корпус и заливка расплава. Таким способом осуществляется литье алюминиевых отливок весом до 25 кг. Плюсами данной методики является контроль над тепловым режимом охлаждения заготовок, возможность механизации процесса и повышения производительности.
