Лекция -литье (ТКМ в электронном виде)

2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Файл "Лекция -литье" внутри архива находится в папке "ТКМ в электронном виде". Документ из архива "ТКМ в электронном виде", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология конструкционных материалов (ткм)" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "технология конструкционных материалов (ткм)" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Лекция -литье"

Текст из документа "Лекция -литье"

Лекция № 5

3.1. Общая характеристика литейного производства

Литьё представляет собой технологический метод получения изделия путём заливки расплавленного материала в специальную полость, имеющую конфигурацию получаемой отливки, с последующим затвердеванием, приводящим к сохранению материалом формы рабочей полости.

Литейное производство (ЛП) – это отрасль обработки материалов, в которой получают литые заготовки (отливки) массой от нескольких граммов для радиоэлектронной и часовой промышленности до сотен тонн для последующего изготовления гидротурбин и станин прессов, станов и металлорежущих станков. Литейное производство – один из наиболее распространённых методов формообразования заготовок. Оно является важнейшей заготовительной базой машиностроения.

Широкое применение литья обусловлено следующими особенностями:

1) универсальностью, характеризуемой возможностью получать самые разнообразные изделия по массе, конфигурации, механическим и эксплуатационным свойствам;

2) практически неограниченной возможностью изготовления отливок по габаритам или из материалов, не поддающихся, например, обработке давлением или трудно обрабатываемых резанием;

3) как правило, бόльшим приближением по размерам и форме к готовым изделиям, чем заготовки, получаемые ковкой, а иногда и горячей объёмной штамповкой;

4) сравнительной простотой и дешевизной требуемых приспособлений и оборудования.

Но при этом следует отметить и целый ряд существенных недостатков литья. Для деталей с литой структурой, как правило, характерны пониженная прочность, неравномерные свойства в различных частях объёма, повышенная вероятность наличия дефектов в виде трещин, усадочных или газовых раковин, а также расход металла, значительно превышающий тот, который необходим для изготовления собственно отливки (дополнительный металл идёт на образование прибылей и многочисленных элементов литниковых систем, подробно рассматриваемых далее). Упомянутый дополнительный металл требует, соответственно, значительного количества трудоёмких зачистных операций, необходимых для его удаления перед механической обработкой отливки. Кроме того, литейное производство в целом характеризуется большой трудоёмкостью технологических и особенно подъёмно-транспортных операций. Производство каждой тонны годного литья в среднем связано с необходимостью перемещения до 250–300 т различных грузов. Поэтому современное литейное производство требует высокого уровня комплексной механизации технологических и транспортных операций, значительно облегчающей труд рабочих, а иногда и полной автоматизации процессов получения отливок.

Основным инструментом для изготовления отливок является литейная форма, которой называется система элементов, образующих рабочую полость для формирования отливки.

Качество отливки определяется, во-первых, литейными свойствами материала изделия, влияющими на заполнение формы, усадку и образование различных дефектов; во-вторых, условиями и способом заливки расплава, а также качеством изготовления литейной формы, влияющими на геометрические характеристики и чистоту поверхности отливки; в-третьих, условиями застывания и охлаждения, определяющими возможность получения отливки с требуемыми кристаллическим строением и однородностью, а также вероятность появления в ней различных дефектов.

Для изготовления отливок в зависимости от их материала, массы и габаритных размеров, сложности формы, требований к размерной точности, качеству поверхности и структуре, а также количества выпускаемых изделий применяют множество разнообразных способов литья.

В зависимости от числа заливок, обусловленного материалом литейной формы, существующие способы литья можно разделить на две группы: 1) литьё в разовые формы, т.е. формы, которые, как правило, используются один раз и разрушаются при извлечении отливок; 2) литьё в многократно используемые формы. К первой группе относятся литьё в песчаные формы, литьё в оболочковые формы, литьё по выплавляемым моделям. Ко второй группе относится литьё в металлические формы.

В зависимости от способа заполнения формы расплавленным металлом различают: 1) обычное литьё; 2) центробежное литьё; 3) литьё под давлением; 4) литьё под низким давлением; 5) литьё с противодавлением; 6) литьё вакуумным всасыванием.

3.2. Литьё в песчаные формы. Элементы, необходимые для изготовления

литейной формы. Требования к литейным формам. Очистка отливок

Литьё в песчаные формы в настоящее время является универсальным и самым распространённым способом изготовления отливок. Этим способом изготовляют из всех видов литейных материалов разнообразные по сложности отливки любых размеров и массы. Отличительными особенностями этого вида литья являются малые теплопроводность и теплоёмкость песчаной формы, что позволяет получать отливки с малой толщиной стенки (2,5…5 мм).

Сущность литья в песчаные формы заключается в изготовлении отливок обычной заливкой расплавленного металла в разовую разъёмную и толстостенную форму, изготовленную из формовочной смеси на основе песка с помощью многократно используемых модельных комплектов, с последующими затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки в форме, извлечением её из формы и очисткой. Технологический процесс изготовления отливок состоит из ряда основных и вспомогательных операций, выполняемых в определённой последовательности (рис. 3.1). Из этих операций наиболее ответственными и трудоёмкими (60–75% общей трудоёмкости) являются операции изготовления литейной формы и её сборки. Процесс изготовления разовой литейной формы называется формовкой, которая может быть ручной, машинной и автоматической.

Рассмотрим элементы, необходимые для изготовления песчаной формы.

Формовочная смесь – это многокомпонентная смесь природных, а иногда и с добавкой искусственных, материалов, необходимая для непосредственного образования литейной формы. В рассматриваемом виде литья основой формовочной смеси являются кварцевый песок и глина или различные смолы, обладающие связующей способностью и термической стойкостью. В процессе изготовления литейной формы увлажнённую формовочную смесь для сохранения ею требуемой конфигурации уплотняют различными способами, например, сжатием (прессованием) или встряхиванием.

Литейная опока – это приспособление в виде жёсткой рамы (открытого ящика), служащее для удержания формовочной смеси в процессе изготовления литейной формы и её последующей транспортировки и заливки металлом (рис. 3.2). Для удержания формовочной смеси при подъёмах и переворотах опока имеет внутренние выступы 1, 5. Для облегчения просушки формы, а также выпуска газов в процессе заливки формы расплавленным металлом в стенках опоки сделаны отверстия 2. Форма изготовляется в таком числе опок, которое необходимо для беспрепятственного извлечения модели.

Песчаная форма обычно состоит из верхней и нижней полуформ, которые изготовляют по литейным моделям в опоках (рис. 3.1) и взаимно ориентируют с помощью центрирующих металлических штырей 4, вставляемых в сопряжённые отверстия приливов 3 у опок (рис. 3.2).

Литейная модель – это приспособление, с помощью которого в литейной форме получают полость с формой и размерами, соответствующими конфигурации получаемой отливки. Модели бывают неразъёмные, разъёмные, а также с отъёмными частями.


Рис. 3.1. Процесс получения отливки в песчаной форме:

а – отливка (втулка); б – разъёмная деревянная модель втулки; в – стержневой ящик; г – песчаный стержень; д – установка нижней половины модели в нижнюю опоку, расположенную на модельной плите; е – формовка нижней опоки; ж – переворот нижней опоки, установка верхней половины модели и моделей литника и выпора (чаша вверху литника условно не показана); з – формовка верхней опоки; и – снятие верхней полуформы и установка стержня в нижнюю полуформу; к – сборка формы; л – скрепление боковыми зажимами собранной под заливку формы; м – заливка в форму расплавленного металла; н – литник и выпор в литейной форме; о – литниковая система и выпор в готовой отливке


Рис. 3.2. Литейные опоки:

1 – верхний выступ; 2 – вентиляционное отверстие; 3 – прилив; 4 – центрирующий штырь; 5 – нижний выступ

Поверхности разъёма как модели, так и формы должны обеспечивать свободное извлечение модели после формовки. Кроме того, для предотвращения разрушения формы при извлечении из неё модели в направлении извлечения выполняют формовочные уклоны 7, а в местах сопряжения различных поверхностей – скругления 6 (рис. 3.3). Понятно, что формовочные уклоны и скругления, первоначально выполненные на модели, переходят затем в форму литейной полости, полученной с помощью данной модели, а после – и в геометрию полученной в данной полости отливки. Поэтому скругления также нужны для более равномерного охлаждения отливки и предотвращения возникновения трещин и усадочных раковин в местах сопряжений различных поверхностей.


Рис. 3.3. Литейные стержни и особенности

конфигурации полости литейной формы:

1 – стержень для образования отверстия с внутренней полостью; 2 – стержень для образования участка наружной поверхности; 3 – верхний стержневой знак; 4 – нижний стержневой знак; 5 – вентиляционный канал; 6 – скругление; 7 – формовочный уклон

Литейные стержни – это устанавливаемые в формы отъёмные формообразующие элементы, необходимые для образования полостей или отверстий требуемой конфигурации, а также иных сложных контуров, в том числе и участков наружных поверхностей (рис. 3.3). Литейные стержни фиксируют с помощью выступов, входящих в соответствующие впадины в форме и называемых стержневыми знаками. Конфигурация и размеры стержневых знаков должны обеспечивать удобство установки и устойчивое крепление стержней в форме.


Рис. 3.4. Составной литейный стержень, образующий в отливке полость

сложной формы:

1 – верхний стержень; 2 – нижний стержень

Литейные стержни изготавливают с помощью стержневых ящиков (рис. 3.1-в), в которых производят формовку специальной стержневой смеси, основой которой является кварцевый песок с различным связующим (например, синтетической смолой или жидким стеклом). В процессе изготовления стержня внутри него металлической иглой обычно делают вентиляционный канал 5 (рис. 3.3), служащий для лучшего удаления газов, образующихся при контакте с расплавленным металлом в процессе литья. Стержни сложной формы могут состоять из двух и более частей (рис. 3.4), которые могут как предварительно склеиваться друг с другом, так и вставляться одна в другую в процессе сборки литейной формы. Если конструкция литой детали не позволяет надёжно устанавливать стержни в форме, то их приходится дополнительно фиксировать с помощью жеребеек, которые представляют собой небольшие стоечки с опорными торцами (рис. 3.5). В частности, применение жеребеек на рис. 3.5-а предотвращает возможное всплытие стержня под действием выталкивающей силы заливаемого металла. Ту же функцию выполняют и верхние жеребейки на рис. 3.5-б; нижние жеребейки не дают упасть или сместиться вниз консольно установленному горизонтальному стержню. Применение жеребеек увеличивает трудоёмкость литья из-за необходимости их изготовления и установки; после заливки жеребейки попадают в тело отливки, нарушая её герметичность и обуславливая возможность поломки режущего инструмента при механической обработке отливки в местах установки жеребеек, прочностные свойства которых обычно отличаются от свойств материала отливки (например, для чугунных отливок часто используют жеребейки из стали). Поэтому желательно, чтобы конструкция литой детали не требовала применения жеребеек.


Рис. 3.5. Фиксация стержня жеребейками 1:

а – в вертикальном положении;

б – в горизонтальном положении

Литниковая система – это система каналов и резервуаров для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, её заполнения и питания отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержку шлака и других неметаллических включений, выход паров и газов из полости формы, непрерывную подачу металла к твердеющей отливке. После окончания литья избыточный металл, заполняющий литниковую систему, застывает, сохраняя форму её каналов (рис. 3.1-о) и образуя отход, подлежащий отделению от самой отливки.


а)


Вид А

б)

Вид А (вариант)


в)

Рис. 3.6. Литниковая система на фронтальном виде а и виде сверху б, в:

1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатель; 5 – выпор; 6 – прибыль; 7 – коллектор

Основными элементами литниковой системы (рис. 3.6) являются: 1литниковая чаша (воронка), которая предназначена для приёма струи расплава, вытекающей из разливочного ковша, и частичного задержания попадающего вместе с расплавом шлака; 2стояк – вертикальный или наклонный канал, передающий расплав из литниковой чаши внутрь литниковой системы; 3шлакоуловитель – горизонтальный канал, расположенный, как правило, в верхней полуформе и служащий для задержания шлака и передачи расплава из стояка к питателям; 4питатель – канал, подающий расплав непосредственно в полость литейной формы (питатель может быть как один, так и несколько, и они обычно располагаются в нижней полуформе); 5выпор – вертикальный канал для вывода газов из полости формы, сигнализации об окончании заливки, питания отливки расплавом при затвердевании; 6прибыль – резервуар с расплавленным металлом, обеспечивающий его непрерывный подвод к массивной части отливки, застывающей последней (при наличии нескольких массивных частей прибылей также может быть несколько); 7коллектор – распределительный горизонтальный канал, иногда выполняемый между шлакоуловителем и питателями для одновременного направления расплава к различным частям полости литейной формы.


Рис. 3.7. Принцип работы шлакоуловителя (соответствует сечению Б–Б на рис. 32-б):

1 – стояк; 2 – шлакоуловитель; 3 – питатели; 4 – шлак; 5 – расплавленный металл

Принцип работы шлакоуловителя (рис. 3.7) основан на том, что шлак имеет значительно меньшую плотность, чем расплавленный металл, в связи с чем, попав из стояка 1 в шлакоуловитель 2, он всплывает наверх и остаётся в верхней части шлакоуловителя, не имеющего соединения с полостью литейной формы, а в расположенные ниже питатели 3, выходящие непосредственно в полость формы, поступает лишь более тяжёлый расплавленный металл.

Литниковые системы бывают сужающимися и расширяющимися. Сужающаяся литниковая система используется при изготовлении чугунных отливок и имеет последовательное уменьшение площадей S поперечных сечений стояка 1 (рис. 3.7), шлакоуловителя 2 и питателей 3, т.е. Sс > Sш > Sп. Такая литниковая система обеспечивает быстрое заполнение расплавом всех каналов и лучшее улавливание шлака. Однако в полость литейной формы расплав поступает с высокой скоростью, что может приводить к разбрызгиванию и окислению расплава, захвату воздуха и размыву формы. Расширяющаяся литниковая система используется при изготовлении стальных отливок, а также отливок из алюминиевых, магниевых, медных и других легкоокисляющихся сплавов, и характеризуется последовательным увеличением площадей поперечных сечений стояка 1, шлакоуловителя 2 и питателей 3, т.е. Sс < Sш < Sп. В такой литниковой системе скорость потока расплавленного металла снижается от стояка к питателям, в результате чего металл поступает в полость литейной формы спокойно, с меньшими разбрызгиванием, окислением и размытием стенок формы.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее