korotkih (Коротких М. Т. - Технология конструкционных материалов и материаловедение - учебное пособие.), страница 9

Для ускорения процесса термохимического восстановления металлав). Для извлечения металла электролизом3. Почему основные, используемые сплавы создаются на основе железа:а). Из за меньших затрат при получении железаб). Из-за высокого содержания соединений железа в земной корев). Из-за высоких механических свойств соединений железа4. Почему алюминий восстанавливают электролизом:а).

Из-за невозможности восстановления его другими способамиб). Из-за дешевизны способав). Из-за высокой производительности способа5. В каких случаях применяются чистые металлы:а). При потребности в материалах с уникальными физическими свойствамиб). При потребности в высокопрочных материалахв). При невозможности получения сплавов используемого металла4. Основы литейного производстваЛитьё - получение изделий путем заливки жидкого металла в формы и егопоследующего затвердевания.Теоретически, литьем можно получить сколь угодно сложное по формеизделие. На практике, литьё, как и все методы формообразования, имеетсущественные ограничения.Они связаны:- с трудностями изготовления формы для заливки жидкого металла;- с невозможностью заполнения жидким металлом сколь угодно тонкогорельефа;этотехнологическоесвойствометалла,называемое"жидкотекучестью", связано с вязкостью жидкого металла, его поверхностнымнатяжением, смачиваемостью материала формы жидким металлом и рядомдругих факторов;- с усадкой металла при застывании, которая определяетсяразностью объемов, занимаемых жидким и затвердевшим металлом иизменением его объема (размеров) при охлаждении до комнатнойтемпературы.

Усадка, а особенно неравномерное охлаждениеотливки в форме, приводит к ее короблению, возникновениювнутренних напряжений, а, иногда, даже к разрушению.Однако литьё позволяет получать самые сложные по форме изделия, в томчисле и произведения искусства…Литьё - древнейший технологический процесс. Одно из чудес света вантичные времена -статуя Зевса была изготовлена литьем по выплавляемоймодели. В средние века литьем изготавливали колокола для церквей, пушки,монументы и т.д.Обобщенная структура процессов литейного производства.Изготовление моделейИзготовление стержнейИзготовление формыПлавка металлаЗаливка формыИзвлечение отливкиОтрезка прибыли и литников4.1 Литье в песчано-глинистые формыОдним из первых методов литья, освоенных человечеством, было литье впесчано-глинистые смеси, "землю".

При этом виде литья, в данной смеси,состоящей из песка, глины и воды образуют форму.Используется свойство смеси при уплотнении сохранять приданную ейформу, для придания которой используется модель. Модель обычноизготавливается из дерева, но в тех случаях, когда она используется часто(серийное производство) из алюминиевых сплавов.Особенностью такого метода получения формы (рис.4.1) являетсянеобходимость извлечения модели. Поэтому формовка обычно осуществляетсяв двух полуформах, для чего используются специальные ящики без дна(опоки).

Для извлечения модели из смеси на ней выполняют специальные(литейные) уклоны. Поэтому модель изготавливается по специальномучертежу, учитывающему особенности формовки,изменение размеров впроцессе остывания, припуски на последующую обработку, и т.д. Модельвсегда больше изделия на величину усадки и выполняется разъемной по однойили нескольким плоскостям.При изготовлении формы необходимо образовать канал, черезкоторый жидкий металл будет заполнять полость формы (литниковаясистема). При застывании металла объем его уменьшается и внутриотливки образовалась бы усадочная раковина.

Для предотвращенияэтого в форме делают специальную полость, объем которой можетбыть достаточно велик (иногда больше, чем объем самой формы дляизделия). Этот объем тоже будет заполнен металлом, но должензастыть в последнюю очередь и раковина образуется в нем. Этачасть отливки называется " прибыль" и после извлечения отливки изформы должна быть отрезана или удалена при последующеймеханической обработке.Рис.4.1Литье в песчано -глинистые формы самый распространенный вид литья(более 90% по массе всех , получаемых в промышленности, отливок).Этот вид литья применяется как в индивидуальном, так и массовомпроизводстве.Его технологические возможности:1.В основном, в качестве материала отливок используется серый чугун,обладающий хорошей жидкотекучестью и малойусадкой(1%),малоуглеродистая сталь (< 0,35%С).

Весьма ограничено производятся такимспособом отливки из медных и алюминиевых сплавов.Качество металла отливок весьма низкое, что связано с возможностьюпопадания в металл неметаллических включений, газовой пористостью (из забурного газообразования при заливки металла во влажную форму).2.Форма отливок может быть весьма сложной, но все же ограниченанеобходимостью извлечения модели из формы.3.Размеры отливки теоретически неограничены. Таким способом получаютсамые крупные отливки (до сотни тонн). Это станины станков, корпуса турбини т.д.4.

Точность получаемых отливок обычно грубее 14квалитетаиопределяется специальными нормами точности.5. Шероховатость поверхности отливок превышает 0,3мм, наповерхности часто наличествуют раковины и неметаллическиевключения. Поэтому сопрягаемые поверхности деталей, заготовкикоторых получают таким методом, всегда обрабатывают резанием.4.2 Специальные виды литьяНизкие технологические возможности литья в песчаноглинистые формы привели к разработке ряда специальных видов литья,наиболее распространенными из которых являются литье в кокиль(металлические формы), под давлением,в оболочковые формыповыплавляемыммоделям,4.2.1 Литье в кокильОсобенностью литья в металлическую форму (в кокиль) (рис.4.2)является невозможность разрушения формы после заливки, поэтомукокиль проектируется так, чтобы отливку можно было извлечь простымпереворачиванием формы или разьемом ее по плоскостям стыка.Это определяет ограничение по форме получаемых отливок: формадолжна быть достаточно простой, иметь уклоны для легкого извлечения.Естественно, материал формы должен обладать достаточной жаростойкостью.Обычно таким способом производятся отливки из медных сплавов (температураплавления менее 1000°С) и из алюминиевых сплавов (температура плавленияменее 650°С).Поэтому кокили изготавливают из стали (Тпл=1559° С) или чугуна.Масса отливок ограничена возможностью изготовления крупногабаритныхкокилей и обычно не превышает 250кг.Преимуществом является многократное использование формы, простотаавтоматизации процесса, низкая себестоимость отливок, большая точностьполучаемых отливок, низкая шероховатость поверхности,отсутствие в металле отливки неметаллических включений.Рис.4.24.2.2 Центробежное литьёЗаполнение формы жидким металлом определяется его жидкотекучестью исилами, действующими на частицы жидкости.

При обычных методах литьятакие силы создаются за счет гравитационного поля земли (силы тяжести).Однако, в ряде случаев, этихсилнедостаточно, чтобы обеспечитьпроникновение жидкости в тончайшие каналы формы. За счет быстроговращения формы можно создатьдополнительные, центробежные силы,действующие на расплав, которые могут значительно превышать силы тяжестии обеспечивать заполнение жидкостью тонких элементов формы. С помощьюэтих сил можно даже производить формообразование отливки, как, например,при литье труб, втулок, дискообразных изделий (рис.4.3).Центробежное литье широко применяется в ювелирной промышленности,когда требуется получение тонкого профиля на поверхности отливок, а самиони достаточно ажурны и форма для их отливки имеет тонкие каналы, куда,при обычных условиях заливки, жидкий металл просто не проникнет.Рис.4.34.2.3 Литье в оболочковые формыЛитье в оболочковые формы появилось как попытка автоматизироватьизготовление разрушаемых форм.

На нагретую модель, выполненную изметалла, насыпается смесь песка с частицаминеполимеризованноготермореактивного материала (рис.4.4). Выдержав эту смесь на поверхностинагретой заготовки определенное время, получают слой смеси, в которомчастицы пластмассы расплавились и полимеризовались, образовав твердуюкорку (оболочку) на поверхности модели. При переворачивании резервуараизлишняя смесь ссыпается, а корка, с помощью специальных выталкивателей,снимается с модели (а).

Далее, полученные таким образом оболочки ,соединяют между собой склеиванием силикатным клеем, устанавливают вопоках и засыпаютпеском, для обеспечения прочности при заливке металла (в). Также получаюткерамические стержни для формирования внутренних полостей отливок (б).Основное преимущество этого вида литья по сравнению с литьем в песчаноглинистые формы - простота автоматизации получения форм.Но надо отметить, что таким способом невозможно получатькрупногабаритные отливки, изделия особо сложной формы.Таким способом отливают, например, радиаторы парового и водяногоотопления, детали автомобилей и ряда машин.Рис.4.44.2.4 Литьё по выплавляемым моделямОбычно, трудности создания формы связаны с необходимостью извлечениямодели из формы после ее уплотнения или затвердевания.

Понятно, что нелюбая модель может быть извлечена и в ряде случаев желательно, чтобы послеформовки модель как бы исчезла,"испарилась", освободив полость под заливкужидкого металла. С древнейших времен известно литье по выжигаемыммоделям, когда модель, выполненная из дерева или другого органическогоматериала, выжигалась из формы при ее прокаливании на огне. Но такой методлитья может быть оправдан только при создании уникальных художественныхотливок, так как изготовление новой модели было бы чрезвычайно трудоемко.В настоящее время модели изготавливаются из легкоплавкогоматериала - смеси стеарина и парафина, которая извлекается изформы выплавлением.Изготовлениемоделиосуществляется отливкой в специальнойметаллической форме (2) (рис.4.5), которая выполняется с высокой точностью иповерхность ее полируется.Полученные модели (восковки) (3) собираются в куст на модель литниковойсистемы (4) выполненной также из лекгоплавкой смеси парафинов.

Сборка ихвесьма проста, так как они легко соединяются местным расплавлениемконтактных зон, чтопроизводитсянагретым ножом (шпателем) (5).Полученная групповая модель погружается в суспензию, состоящую измелкомолотого кварцевого песка исвязующего (этилсиликат) (6). Наповерхности модели многократным окунанием в суспензию и взвесь песка (7) ивысушиванием создается толстая (4-8мм) керамическая корка. Извлечениемодели из корки производят выплавлением (9) в горячей воде, а остаткипарафина удаляются при последующем прокаливании формы (10).