Титов (Титов Н.Д. Технология литейного производства)

Т 45 УД К 021. 74.002 (075.3) Титов Н. Д., Степанов Ю. Аь Технология литейного производства. М., «Машиностроение», 1974, 472 с. В учебнике описаны процессы производства модельных комплектов, приготовления формовочных и стер>кнепых смесей, изготонлсння литейных форм и стержней, плавки, заливки, выбнвки и очистки отливок. Приведены конструкции и методы расчета литниковых систем для отливок нз различных сплавов. Изложены основы теории литейных процессов, вопросы прнготавлегия жидких сплавов, а также особенности производства отливок из ковкого чугуна, стали, цветных сплавов Прпведены обшие сведения по специальным способам литья. Учебник написан в соответствии с учебной программой для техникумов по специальности «Литейное проиаводство черных металлов» и прелназначен для учашихся машиностроительных техникумов.

Р е ц с н з е н т ы: ((икловая номиссия литейного производства Ленинградского машиностроительного техникума (янж. Н. М. Гудков) и инж. Д. Т. Карасева Т 31204-043 3 74 038(01)-74 © Издательство «Машиностроение», 1974 г, ВВЕДЕНИЕ Партией и Правительством поставлены грандиозные, задачи по созданию материально-технической базы коммунизма. Особенно большое внимание обращено на развитие машиностроения, определяющего прогресс в зкономнке страны. Большие задачи стоят и перед литейным производством. Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико; почти все машины и приборы имеют литые детали.

Нет такой отрасли машиностроения, приборостроения, строительства, где не применялись бы отливки. Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности пользовались для производства металлических изделий — вначале из меди и бронзы, затем из чугуна, а позже из стали и других сплавов. Первым литейным заводом в России по производству бронзовых отливок был пушечно-литейный завод (Пушечная изба), построен.

ный в Москве в !479 г. В России были изготовлены самые крупные в мире отливки, такие, как «Царь. колокол» (Иваном Моториным), «Царь-пушка» (Андреем Чоховым), замечательные произведения искусства: памятник Минину и Пожаоскому, «Медный всадник» н т. д. Первые чугунные отливки изготовлялись на металлурюшескнх заводах непо. средственно из жидкого металла, выплавленного в доменных печах. Позже на машиностроительных заводах стали строить самостоятельные чугунолитейные цехи, где в специальных печах переплавляли чушковый доменный чугун с металлическим ломом. Цех такого типа впервые был построен в 1774 г. на Гусевском заводе, где были установлены опрокидывающиеся шахтные печи — про тотип современных вагранок.

В 1868 г. на Мальцевских заводах впервые были получены стальные фасонные отливки. После Великой Октябрьской революции начался рост промышленности и соответственно литейного производства. За годы Советской власти построено много крупных литейных цехов и заводов, оснащенных современным оборудованием, освоены новейшие способы производства отливок, СССР занимает по выпуску отливок одно из ведущих мест в мире. Бурный рост народного хозяйства поставил перед литейным производством задачу: удовлетворить потребности различных от. раслей промышленности в отливках при постоянном росте нх выпуска. Основными процессами литейного производства являются плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества отливок. В зависимости от металлов, из которых изготовляют отливки, различают отливки из черных металлов и сплавов (стали, серого и ковкого чугуна), а также отливки из цветных металлов и сплавов (медных, алюминиевых, магниевых).

Основным способом изготовления отливок до настоящего времени остается литье в песчаные формы, в которых получают около 80% отливок от общего количества. Однако точность и чистота поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения. В связи с этим в последнее время бурно развиваются специальные способы литья: в металлические формы (кокили), под давлением, по выплавляемым моделям, центробежное, в оболочковые формы, позволяющие получить отливки повышенной точности, с чистой поверхностью и минимальным объемом механической обработки.

По сравнению с другими способами изготовления заготовок для деталей машин (прокатка, ковка, сварка) литейное производство обладает значительными преимуществами. Литьем можно изготовлять заготовки любой конфигурации с минимальными припусками на механическую обработку, хорошими механическими свойствами. Технологический процесс изготовления отливок механизирован н автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок по сравнению с поковками, сварными конструкциями, деталями из проката. Дальнейшее совершенствование технологии, механизация и автоматизация изготовления отливок, повышение их качества осуществляются на базе научных исследований. Достижения современной науки во многих случаях позволяют коренным.

образом изменить технологический процесс, резко увеличить производительность труда, создать новые высокопроизводительные литейные машины и автоматы. Раздел первый ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ГЛАВА ! ОБЩИЕ СБЕДЕНИЯ О ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ Отливка получается в результате заполнения полости л и т е йн о й ф о р и ы расплавленным жидким металлом. После заливки жидкий металл охлаждается в форме и затвердевает, образуя отливку.

Последовательность технологического процесса изготовления отливки рассмотрим на примере отливки чугунной втулки ! (рис, 1). По чертежу втулки изготовляют деревянную модель 2. М о д е л ь' — это приспособление для получения в форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки, Модели делают из дерева, металла, гипса, пластмассы и других материалов. Модель втулки состоит из двух половин, которые взаимно цеитрируются с помощью шипов и гнезд.

Отверстие втулки ! выполняется стержнем 3. С т е р ж е н ь— это часть литейной формы. Его изготовляют из с т е р ж н е в о й с и е с и, уплотняемой в ящике 4. После извлечения из ящика стержень подвергают сушке в печи. При сборке формы сухой стержень устанавливают стержневыми знаками в соответствующие гнезда формы, полученные с помощью знаков 5 модели 2, Длина стержня больше длины полости отливки на величину знаков. Литейную форму для втулки собирают из двух полуформ: верхней 6 и нижней 7. Полуформы изготовляют из ф о р и о в о чя о й с и е с и, уплотняемой в чугунных яли стальных рамкая 8, которые называют о п о к а и и.

Изготовление литейной формы втулки. На п од оп о ч н ы й щ н т о к 9 устанавливают половину модели 2, по которой необходимо получить отпечаток в нижней полуформе, а также опоку 8 (рис. 1, а). Поверхность модели 2 н щитка 9 посыпают сухим разделительным песком или опрыскивают разделительной жидкостью (керосином), после чего в опоку насыпают формовочную смесь и уплотняют ее. Излишек формовочной смеси счищают с поверхности уплотненной полуформы, опоку перевертывают на !80' и устаиав- ливают на подопочный нтиток 9.

Затем на нижнюю половину модели устанавливают верхнюю половину модели, нн нижнюю опоку— верхнюю (рис. 1, б). Вновь посыпюот поверхность модели разде- г) Рнс. Ь Последовательность пронесса изготовление чугунной отливни втулки лительным песком, ставят модели литниковой системы, насыпают формовочную смесь в верхнюю опоку и уплотняют ее. Снимают верхнюю полуформу, извлекают половины моделей, устанавливают стержень (рис, 1, а1 и собирают форму. Для точной сборки формы опоки имеют специальные втулки Ю, в которые входят центрирующие штыри 11. Жидкий металл при заполнении формы давит на стенки формы, в результате чего верхняя опока может подняться, и тогда по плоскости разъема образуется зазор, через который металл может вытекать из формы. Для предупреждения этого верхнюю полуформу крепят к нижней скобами!2, а иногда ставят на верхнюю опоку груз (рис.

1, г), Прн заливке жидкий металл поступает в полость 1> формы по лнтниковым каналам. Систему каналов, подводящих металл в форму, называют л и т и и к о в о й. Литииковая системз состоит из стояка !4 (вертикального канала), шлакоуловнтеля !5 и питателя 1б, через который металл поступает в полость формы. К литниковой системе относится также выпор 17 (рис. 1, д). Выпор служит для выхода из формы воздуха и газов, а также для контроля заполнения формы металлом. После затвердевания и охлаждения металла форму разрушаю~ и освобождают отливку от формовочной смеси, отрезают литники и поверхность отливки очищают от формовочной смеси, Описанную выше литейную форму называют р а з о в о й, так как ее нспользу>от однократно.

Обычно разовые литейные формы изготовляют из ф о р м о в о ч н ы х с м е с е й, основной составляющей которых является кварцевый песок. В качестве связующей добавки, придающей прочность смеси, используют глину. Прочность таких смесей относительно невысока, а давление жидкого металла на стенки формы достаточно велико, поэтому формы из песчано- глинистых смесей приходится делать т о л с т о с т е н н ы м и. Однако, если в качестве связующего использовать специальные матернальь придающие высокую прочность формовочной смеси, то разовую литейнук форму можно сделать о б о л о ч к о в о й (тонкостенной). Это позволяет резко сократить расход формовочной смеси, а также благодаря ее особым свойствам повысить точность и чистоту поверхности отливок. В разовых толстостенных формах из песчано-глинистых смесей можно получать отливки весьма сложной конфигурации массой от нескольких граммов до десятков тонн из различных сплавов как в условиях единичного, так н серийного и массового производства.

Это объясняется относительной простотой технологического процесса, дешевизной используемых материалов, достаточной точ. постыл отливок, хорошей чистотой поверхности, возможностями механизации и автоматизации процесса нх изготовления. В литейном производстве применяют также формы, изготовляемые из специальных высокоогнеупорных масс, например на основе графита. В таких формах можно получать до нескольких десятков отливок без существенного износа формы. Эти формы называются п о л у и о с т о я н и ы м и.