Технология литейного производства

Федеральное агентство  по образованию

ГОУ ВПО УГТУ-УПИ

Кафедра «Техника высоких  напряжений»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

 Технология литейного  производства

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: Кутолкин А.В.

Преподаватель: Кривцова Е.В.

Группа: Э-27014

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2008

 

 

 

Содержание

 

 

1. Сущность литейного производства и его развитие . 3

 

2. Литье в разовые песчано-глинистые формы.             4

 

3. Специальные способы литья .                                     11

 

4. Литература                                                                    16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Сущность литейного производства  и его развитие

 

Литейным  производством называют процессы получения  фасонных изделий (отливок) путем заливки  расплавленного металла в полую  форму, воспроизводящую форму и размеры будущей детали. После затвердевания металла в форме получается отливка — заготовка или деталь. Отливки широко применяют в машиностроении, металлургии и строительстве.

 

Можно получать отливки различной массы (от нескольких граммов до сотен тонн), простой и сложной формы из чугуна, стали, сплавов меди и алюминия, цинка и магния и т.д. Особенно эффективно применение отливок для получения фасонных изделий сложной конфигурации, которые невозможно или экономически нецелесообразно изготавливать другими методами обработки металлов (давлением, сваркой, резанием), а также для получения изделий из малопластичных металлов и сплавов.

При всем разнообразии приемов литья, сложившихся за длительный период развития его технологии, принципиальная схема технологического процесса литья практически не изменилась за более чем 70 веков его развития и включает четыре основных этапа: плавку металла, изготовление формы, заливку жидкого металла в форму, извлечение затвердевшей отливки из формы.

До середины нашего столетия литейный способ считался одним из важнейших  методов получения фасонных заготовок. Масса литых деталей составляла около 60 % от массы тракторов и  сельскохозяйственных машин, до 70 % —  прокатных станов, до 85 % — металлорежущих станков и полиграфических машин. Однако наряду с такими достоинствами литейного производства, как относительная простота получения и низкая стоимость отливок (особенно из чугуна), возможность изготовления сложных деталей из хрупких металлов и сплавов, он имеет и ряд существенных недостатков: прежде всего довольно низкая производительность труда, неоднородность состава и пониженная плотность материала заготовок, а следовательно, и их более низкие, чем заготовок, полученных обработкой давлением, прочностные характеристики.

 

За годы XI пятилетки в СССР значительно  возрос выпуск литейного оборудования. Освоено производство автоматических линий формовки, заливки и выбивки  отливок, созданы комплекты современного смесеприготовительного оборудования, освоен выпуск целой гаммы машин для специальных способов литья, существенно возрос уровень механизации и автоматизации технологических процессов.

 

Основными направлениями экономического развития СССР на период до 2000 года предусматривается  значительное ускорение развития машиностроения. Немалый вклад в решение поставленных задач может внести реконструкция и модернизация литейного производства, замена устаревшего оборудования высокопроизводительными литейными автоматами и полуавтоматами, робототехническими комплексами. Большой резерв экономии металла, снижения материалоемкости продукции машиностроения состоит в увеличении доли литья из легированных сталей и высокопрочного чугуна, а также точного литья, получаемого специальными способами.

 

Основными технико-экономическими показателями работы литейных цехов являются: годовой выпуск отливок в тоннах; выпуск отливок на одного работающего (производственного); съем литья с 1м2 производственной площади цеха; выход годного металла (в процентах от массы металлозавалки и жидкого металла); доля брака литья (в процентах), уровень механизации; доля литья, получаемого специальными способами; себестоимость 1т литья.

В структуре себестоимости литья  основную долю составляют затраты на металл (до 80%). Производя технико-экономический  анализ литейного производства, особое внимание необходимо обращать на те стадии и элементы технологического процесса, которые непосредственно связаны с возможными потерями металла на угар, разбрызгивание, брак и т. п.

 

Себестоимость литья зависит от объема производства, уровня механизации и автоматизации технологических процессов.

 

2. Литье в разовые песчано-глинистые  формы

 

Литье в разовые песчано-глинистые  формы является наиболее распространенным и относительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям. В почве получают отливки крупногабаритных деталей (станин, колонн и т.д.), более мелкие отливки обычно получают в опочных формах.

 

Внешнее очертание отливок соответствует  углублениям формы, отверстия получают за счет стержней, вставляемых в  полость формы.

 

Технологический процесс производства отливок в опочных формах (рис.1) состоит из трех стадий: подготовительной, основной и заключительной.

 

Модельная оснастка, изготовленная  в модельных цехах, представляет собой приспособления, с помощью  которых изготовляют формы и  стержни. К оснастке относятся модели деталей, подмодельные щитки, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы и опоки.

 

 

Модели (рис.2, а) служат для получения  полости в земляной форме, которая  по размерам и внешним очертаниям соответствует будущей отливке. Так как металл после затвердевания  усаживается (уменьшается в объеме), размеры модели делают несколько большими.

 

Изготовляют модели из дерева, пластмассы или металла. Выбор материала  зависит от условий производства и требований, которые предъявляют  к отливке в отношении точности размеров и чистоты поверхности. Для того чтобы модели легко извлекались из формы, их делают с формовочными уклонами и часто разъемными, из двух и более частей, легко скрепляемых при помощи шипов.

 

Для получения отливок с отверстиями  или углублениями на моделях в  соответствующих местах предусматривают  выступы — стержневые знаки, которые оставляют в форме отпечатки для установки стержней. Место, занимаемое в форме стержнем, не заполняется металлом и в отливке после удаления стержня образуется отверстие или углубление. Стержни изготовляют из особой стержневой смеси, набивая ее вручную или машинным способом в стержневые ящики (рис.2, б). При этом учитывают изменение размеров отливки при затвердевании металла. Размеры стержней должны быть меньше отверстий на величину усадки металла. В зависимости от сложности изготовления стержневые ящики делают цельными и разъемными. При небольших партиях стержней ящики делают из дерева, в массовом производстве, особенно при повышенных требованиях к точности литья, применяют металлические ящики (чугунные или из алюминиевых сплавов).

 

Модели литниковой системы предназначены  для образования в форме каналов  и полостей, служащих для подачи металла, задержки шлака и выхода воздуха из полости формы (рис.2, в). Устройство литниковой системы обеспечивает спокойное, безударное поступление металла в форму, предохраняя ее от повреждения.

 

Подмодельные щитки-плиты служат для размещения на них моделей  и установки опоки при изготовлении литейной формы вручную.

 

В массовом производстве при машинной формовке эффективно применение тщательно обработанных деревянных или металлических модельных плит с прочно укрепленными на них или выполненными за одно целое, моделями деталей и элементами литниковой системы (рис.2, г).

 

Опоки — деревянные или металлические  рамки, каркасы, основное назначение которых состоит в удерживании песчано-глинистой смеси, обеспечении достаточной прочности и жесткости формы при ее изготовлении, транспортировке и заливке металла.

 

Формовочные и стержневые смеси  в основном состоят из кварцевого песка определенной зернистости и жароупорности.

 

 

 

Рис.1 Технологический процесс производства отливок в опочных формах

 

Формовочные и стержневые смеси  должны обладать пластичностью и  газопроницаемостью, а формы и  стержни, изготовленные из них,—  достаточной прочностью. Эти свойства достигаются добавкой к основному материалу глины, льняного масла, декстрина, жидкого стекла, а также деревянных опилок или торфяной крошки. Увлажненная глина добавляется как связующее вещество.

 

Опилки, торфяная крошка, выгорая после  заливки металла в формы, образуют дополнительные поры, увеличивающие газопроницаемость смеси.

 

 

 

Рис.2 Модельная оснастка:

 

а – модель детали; б – стержневой ящик; в – модель литниковой системы; г – подмодельная плита; д –  опока.

 

Масляные крепители (олифа, льняное  масло) обычно добавляют в стержневые смеси, которые должны обладать более высокой, по сравнению с формовочными, прочностью. Приготовление формовочных и стержневых смесей производится в землеприготовительных отделениях литейного цеха и включает операции предварительной подготовки (подсушивания, помола), дозирования исходных материалов и тщательного перемешивания их до получения однородного состава. В современных литейных цехах эти операции механизированы. Приготовленные смеси подвергают вылеживанию в бункере для более равномерного распределения влаги, а затем после разрыхления и контроля полученных свойств, транспортируют к рабочим местам формовщиков.

 

По назначению формовочные смеси  подразделяют на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочные смеси, непосредственно соприкасающиеся с жидким металлом, приготавливают из более качественных свежих материалов. Наполнительной служит бывшая в употреблении (горелая) смесь. В массовом производстве формы изготовляют из единой смеси, материалом для которой является бывшая в употреблении смесь со свежими добавками песка, глины, крепителей и пр.

 

Изготовление стержней может производиться  набивкой стержневой смеси в ящик и трамбовкой вручную или машинным способом. Машинное приготовление стержней осуществляется на прессовых, встряхивающих, пескометных и других стержневых машинах. В массовом производстве стержни изготовляют на поточных линиях, состоящих из стержневых машин, сушильных печей и различных транспортирующих устройств. Отформованные сырые стержни сушат при температуре 160 .300 °С в сушильных печах или камерах для придания им высокой прочности.

 

В последнее время на большинстве  заводов применяется метод изготовления стержней из быстросохнущих смесей на жидком стекле. Сушка или химическое твердение стержней в этом случае достигается продувкой их углекислым газом в течение двух-трех минут. На некоторых заводах внедрена скоростная сушка стержней с помощью токов высокой частоты.

 

Применение указанных методов  сушки способствует сокращению производственного  цикла изготовления отливок в 2 .5 раз, увеличению съема отливок с Гм2 производственной площади цеха, снижению расходов на транспорт и энергию.

 

 

 

Рис.3 Технологический процесс формовки втулки

 

Формовка — наиболее сложная  и трудоемкая операция производства отливок в разовых песчано-глинистых формах. Трудоемкость изготовления литейных форм составляет 40 .60 % от общей трудоемкости получения отливок.

 

В условиях массового и крупносерийного  производства мелких и средних по массе отливок применяется машинная формовка. Ручная формовка находит применение в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а также при производстве крупных отливок. Понятие «ручная формовка» несколько устарело, так как многие работы (подача формовочной смеси, трамбовка, извлечение моделей, поворот и перемещение опок) в настоящее время механизированы.

 

Рассмотрим последовательность ручной формовки для отливок детали типа втулки.

 

На подмодельный щит 3 (рис.3, а) укладывается половина модели 2 и устанавливается  нижняя опока, затем сквозь сито 4 на поверхность модели наносится противопригарный припыл — древесно-угольная пыль, графитовый порошок (рис.3, б). Лопатой 5 наносят на модель облицовочную формовочную смесь, а затем засыпают всю опоку наполнительной формовочной смесью (рис.3, в). Ручной или пневматической трамбовкой 6 уплотняют смесь (рис.3, г), сгребают ее остатки и накалывают душником (шилом) 7 отверстия для лучшего выхода газов (рис.3, д). Затем нижнюю опоку с заформованной моделью переворачивают на 180° устанавливают вторую половину модели 8 и верхнюю опоку 9 (рис.3, е). После установки моделей литниковой системы 10 в той же последовательности заформовывают верхнюю опоку (рис.3, ж). По окончании формовки опоки разнимают, осторожно удаляют модели, поправляют обрушившиеся места формы припыливают ее изнутри и, уложив в нижнюю полуформу на место знаков 11 стержень 12 (рис.3, з), вновь устанавливают верхнюю полуформу на нижнюю и скрепляют их при помощи болтов, струбцин или просто придавливают грузом, чтобы предотвратить прорыв металла по плоскости разъема формы. В таком виде литейная форма готова для заливки металла.

 

Для получения крупных отливок  полуформы перед сборкой сушат  при температуре 350 °С в течение 6 .20 ч в зависимости от габаритов  формы.

 

Машинная формовка экономически целесообразна в условиях серийного и массового производства, когда формовочные машины загружены в течение не менее 40 .60 % рабочего времени. Однако опыт передовых заводов нашей страны показывает, что машинная формовка экономически оправдывает себя и в индивидуальном производстве, если применяются быстросменные модельные плиты. В этом случае смена моделей производится за 1,5 .2 мин, т.е. за короткое время можно перестраиваться на получение новых отливок.