Доклад по физике на тему: «Литье металлов» — способы и условия получения отливок

• Доклады и сообщения
• География
• Литье металлов

Металл, как известно многим, способен принимать ту форму, которую предложит ему человек. Этот факт был замечен ещё в древние времена. Возможность использовать железо для плавления различных фигурок, состоялось благодаря метеоритом. Метеоритное железо осени мягкое и легко подвергайся обработке, поэтому основы литья были изучены уже очень давно.
В России, литьём из металла занимаются одни из самых почетных жителей. Таким образом, к этому ремеслу были приписаны такие грандиозные сооружения как «Царь-колокол», «Царь-пушка». Оба памятника, несмотря на свои названия, никогда не были замешаны в боевых делах.

Металл, подходящий для литья:

Важнейшее свойство для металла, которое необходимо присутствовать — текучесть. Из одной ёмкости в следующую, расплавленный металл должен перетекать с легкостью, заполняя все пространство. Если металл не будет обладать таким свойством, то мастерам будет намного сложнее справиться с ним. Он просто не будет успевать заполнять все промежутки, находящиеся в форме и будет застывать. Одним из самых «удобных» металла является чугун. Этот сплав обладает идеальной текучестью.

Начало:

Для начала, необходимо расплавить чугунные заготовки в особых печах. Если требуется единственная форма, то сплав в неё заливают особым ковшом. Если же необходим большой объём фигурок, то для этого используют ленту, которая автоматически продвигается. После процесса, в дело приступают шлифовальные машины при помощи которых снимаются окалины.

Литье под давлением:

Во-первых, для осуществления данного способа литья, необходимы специальные формочки. Во-вторых, будет нужно нагнетающее оборудование. Один из главных плюсов способа — повышенная производительность. Количество товара расходуется намного меньше, чем во время использования обычной техники. Сложность метода заключается в том, что во время отделения самого изделия от фигуры, возможна техническая травма. И ещё, минус присутствует в том, что нельзя создавать изделия с тонкими стенками. Причина заключается в том, что большой слой не сможет застыть равномерно.

Вариант №2

Литье металлов не простой, но весьма интересный процесс. Его суть в том, что бы расплавленный металл заливать в специальные формы. По мере того как металл охлаждается, он затвердевает и приобретает форму готового изделия.

Любой металл, возможно, расплавить и использовать для литья, но далеко не все металлы обладают одинаковыми литейными свойствами. Эти свойства напрямую зависят от структуры металла и его химического состава.

Основные литейные свойства металлов.

Жидкотекучесть – это способность жидкого металла заполнить литейную форму и воспроизвести ее контуры и поверхность

Кристаллизация — переход металла из жидкого состояния в твердое, с образованием структуры. Этот процесс напрямую зависит от формы, температуры заливки и структуры металла.

Усадка. Свойство металла заключается в том, что после охлаждения и затвердевания он уменьшает свои размеры и объем.

Существует следующие виды литья:

Один из самых древних способов – это литье в землю. Считается, весьма, трудоемким, но при этом дешевым способом. Изготавливается специальная деревянная модель будущей отливки и формовочная смесь, которая содержит землю. В готовую литейную форму заливается расплавленный металл. Остывшую заготовку отделяют от формы и шлифуют.

Литье в кокиль. Этот способ состоит в том, что в особую форму заливается металл, где он достаточно быстро остывает и можно в короткие сроки получить готовое изделие. Литейная форма называется кокиль, и состоит из двух частей, которые соединяются стержнем. Этот способ удобно использовать для металлов с высокой жидкотекучестью.

Литье под давлением. Литейная форма заполняется металлом с помощью поршня, либо под высоким давлением воздуха. Такой способ позволяется изготавливать достаточно точные изделия, которые требуют в дальнейшем минимум шлифовки.

Статическая заливка. Расплавленный металл заливается в неподвижную форму и находится там до полного затвердения.

В наше время литье металлов стало автоматизированным процессом и широко использующимся в производстве. Литье используется для изготовления, как крупных, так и мелких деталей, как с простыми, так и сложными формами изделий. Этот процесс довольно популярен в силу возможности его всестороннего применения и использования в массовом производстве.

Немного истории

По нынешнему размаху промышленности современная цивилизация всего за один год перерабатывает металл в таком объеме, на добычу которого в прежние времена ушла бы как минимум пара столетий. И дело не только в усовершенствованных технологиях и возросшей скорости производственных процессов. Такой объем металлопромышленной продукции — насущная потребность современного человечества.

В докладе по физике о литье металлов нельзя не уделить немного внимания зарождению и развитию литейного дела. Способность железа застывать в заданной форме при определенных условиях была высоко оценена людьми еще в древности. По предположениям многих ученых и исследователей, знакомство человечества с металлом осуществилось посредством метеоритов.

Метеоритное железо обладало всеми характеристиками, необходимыми для успешного литья (плавкостью и т. д. ). Именно это вещество положило начало зарождению литейного дела. Древние люди довольно быстро изучили основы процесса «укрощения» металла, после чего наступила стадия развития литья как составляющей жизнедеятельности. К эпохе Средневековья литейное дело было уже крупной отраслью с большим оборотом денежных средств.

На протяжении многих веков человечество постигало тайны металла и не напрасно. Сейчас познание уже достигло такого высокого уровня, что практически любой мастер-любитель может в домашних условиях изготовить простую и небольшую металлическую деталь.

Доклад на тему Литье металлов по физике

Металлы благодаря своим свойствам пользуются спросом в промышленности. Для того, чтобы уменьшить процесс окисления, они применяются в виде сплавов с добавлением элементов, которые придают им дополнительные свойства: пластичность, нужную структуру, вес, плотность, долговечность: сурьма, магний, сера, фосфор, хром, никель, ванадий, алюминий, кремний. В производстве используются в основном чугунный сплав, состоящий из железа с углеродом более чем 2,14%, и сталь, в состав которой входит железо не менее 45% и углерод до 2,14%. Различное процентное содержание состава сплава определяется необходимыми свойствами получаемых деталей.

Используются в:

• автомобилестроении,
• машино- и приборостроении,
• стоматологии.

Изготовлении деталей методом литья:

1. Статический, при котором расплавленный металл заполняет закрепленную форму. При охлаждении застывает и вынимается. Получаются отливки простейшей конфигурации.
2. В металлические формы (кокиль);
3. Отливка под давлением,
4. В оболочковые формы,
5. В выплавляемые модели.

Кокильное литье.

Технологический процесс состоит из заливки металла при температуре плавления в форму кокиль без принудительного давления. Форма состоит из двух частей, которые соединяются замками. Внутренняя полость кокиля очищается и покрывается слоем огнеупорной краски, для предохранения внутренней поверхности от соприкосновения с расплавами. В конце процесса, чтобы вынуть готовое изделие форма охлаждается либо естественным путем, либо принудительно. Все элементы конструкции чугунные или стальные.

Достоинства метода:

1. стабильные характеристики свойств отливок.
2. доступно получение сложных конфигураций изделий.
3. реальное создание автоматизированного процесса из-за редкой замены кокиля. Не тратится время на операцию.
4. достаточно экологически чистое производство.

Недостатки:

1. Быстрота охлаждения не подходит всем изготовляемым деталям.
2. Выгодно использовать процесс только для больших объемов выпускаемых изделий, чугунный кокиль 20 крупных и 400 небольшого размера изделий за год.

Отливка под давлением.

Принцип процесса – формирование отливки под давлением в интервале 7 – 700 МПа. Пресс-поршень двигает горячий сплав в полость формы. Затем отливки затвердевают и выталкиваются. Детали получаются с характеристиками, близкими к заданным значениям.

Преимущества метода:

1. Большой выпуск изделий за единицу времени.
2. Удешевление производства за счет длительного использования одной формы. Отработанные части конструкции подвергаются переплавке. Получается работа без отходов.

Недостатки:

1. Нельзя выполнять изделия сложной конструкции, при вынимании из рабочей камеры, они деформируются.
2. Невозможность сделать отливки больших размеров.

Литье в выплавляемые модели.

В технологическом процессе используются одноразовые формы из керамики или неметаллов парафина и стеарина. Кокиль делается по модели, которая растворяется или выжигается.

Форма нагревается до высокой температуры и наполняется сплавом. По окончании операции готовые детали выбиваются специальным толкателем.

Достоинства:

1. Получение изделий из любых сплавов, разных размеров, с заданной точностью.
2. Небольшое количество потерь металлов, снижение материалоемкости.
3. Используется в небольших производствах.

Недостатки:

1. Необходимость применения ручного труда.
2. Разнообразие применяемых материалов.

Литье в оболочковые формы.

Принцип метода:

На нагретую чугунную модель с температурой 230-315 градусов накладывается приготовленная смесь различных элементов.

Элементы спекаются и получается форма, которая освобождается от модели специальным толкателем.

Оболочки либо скрепляются между собой зажимом или склеиванием для совместного использования. Могут применяться в единичном варианте.

Достоинства метода:

1. Уменьшение затрат труда.
2. Можно сократить расходы материалов, металла.
3. Небольшой процент брака на выходе.

Недостатки:

1. Форма предназначена только на одно литье.
2. Дорогая формовочная смесь.
3. Большой процент выделения вредных газов.

8 класс

Области применения

Технологический процесс литья металлов отличается востребованностью, так как его применение позволяет производить разнообразную продукцию высокого качества, не прибегая к громоздкому оборудованию и огромному количеству работников.

Этот способ производства используется для создания и выпуска различных металлических изделий, которые, в свою очередь, широко применяются в следующих отраслях:

• автомобилестроительной;
• авиационной;
• машиностроительной;
• электротехнической;
• медицинской (в частности — стоматологической и ортопедической);
• ювелирной и т. д.

На современном рынке металлопромышленности эта производственная технология пользуется высочайшим спросом. Более того, литье металлов входит в топовую десятку лучших мировых технологий, наиболее эффективных и самых применяемых.

Популярные темы сообщений

• Малая медведица-созвездие
  Ночное ясное небо прекрасно своим звездным разнообразием. Еще с давних времен люди, любуясь небосклоном, присваивали определенным группам звезд разные названия, искали в их очертаниях сходство с предметами или животными.
• Город Кострома
  Кострома, это древний, русский город, который был основан еще в 12 веке. Но, спустя столетие, был образован как самостоятельное, удельное княжество. Происхождение города связано с деятельностью князя Юрия Долгорукого.
• Цветок Геоцинт
  Гиацинт – это многолетнее луковичное травянистое растение, относящееся к семейству Спаржевых. Название «гиацинт» происходит из греческого языка. И переводится как «цветок дождей».

Классификация литья

Литье включает в себя множество подкатегорий, значительно отличающихся друг от друга по самым разным критериям. Классификация литья металлов на основные разновидности отображена в таблице.

Основными критериями считаются материал изделия и технология отлива. Поэтому стоит рассмотреть относящиеся к ним категории подробнее.

Материал отливок

Литью поддаются все существующие металлы, но их пригодность для этого процесса далеко не одинакова. Они отличаются друг от друга по своим литейным свойствам — ключевым параметрам для процесса. Главным показателем пригодности материала для литья служит его жидкотекучесть. Этот параметр отражает способность к заполнению литейной формы любой конфигурации. Степень жидкотекучести вещества находится в зависимости от следующих его характерных особенностей:

• химического состава;
• внутренней структуры;
• температуры плавления.

Материал для отлива должен обладать высоким значением жидкотекучести. Для этого у него, в частности, должна быть низкая температура плавления. Чем ниже этот показатель у материала, тем легче производится его отлив и, соответственно, тем меньше затрат требует производственный процесс. Именно поэтому самые востребованные и распространенные в промышленности металлы — это обладатели низкой температуры плавления.

Металлы, пригодные для литья и активно применяемые в этом процессе, делятся на три категории:

• черные;
• цветные;
• редкоземельные.

Кроме того, иногда в отдельную категорию выделяются сплавы, в основу которых положены черные или цветные металлы (например, для первых это чугун с шаровидным графитом). К группе черных металлов относятся отливки из сплавов на основе железа:

• стали;
• ковкого чугуна;
• литейного чугуна.

Редкоземельными металлами называются 17 элементов периодической системы Менделеева. Разумеется, по востребованности в металлопромышленности они значительно уступают масштабам литья черных и цветных металлов.

Что касается цветных металлов, то они представлены драгоценными материалами, а также веществами, не включающими в свой состав большого количества железа:

• алюминием;
• бронзой;
• висмутом;
• золотом;
• латунью;
• медью;
• магнием;
• никелем;
• оловом;
• платиной;
• свинцом;
• серебром;
• титаном;
• цинком и т. д.

Для каждого вида материала в соответствии с его свойствами и характеристиками определены предпочтительные технологии отлива. Это позволяет произвести изделие с нужными параметрами и качествами, а также, что не менее важно, избежать брака.