Реферат: Литейные процессы

Основными операциями технологического процесса литья являются: плавка металла; его заливка в форму; извлечение отливки из формы после затвердевания, отрезка литников и др.

В зависимости от технологического оборудования и конструкции литейных форм различают: литье в песчаные (земляные) формы, литье в металлические формы; литье под давлением,, центробежное литье, литье по выплавленным моделям; литье намораживанием, литье в оболочечные формы и др.

Типовым технологическим оборудованием литейных цехов являются плавильные агрегаты, машины для литья под давлением, машины для центробежного литья, формовочные машины, агрегаты для сушки форм, станки для отрезки литников и др.

К СТО литейных операций относятся литейные формы, модели кокили, пресс-формы, и др. Важнейшими технологическими свойствами литейных сплавов являются: температура заливки (определяет стойкость металлических форм); жидкотекучесть (возможность получения тонкостенных отливок) и коэффициент усадки (характеризует относительное изменение размеров после охлаждения).

Конструкция отливки должна обеспечивать ее легкое извлечение из формы, для этого поверхности перпендикулярной плоскости разъема придают уклоны или конусности. Толщина стенок должна быть малой и одинаковой для равномерности охлаждения. Формы отливок должны быть простыми без резких переходов от толстых сечений к тонким, нескругленных поворотов, тонких перемычек и т.п. Сопряжения стенок должны быть плавными с большим радиусом переходов при этом не создаются дополнительные сопряжения, не снижается скорость потока металла и его остывание. Следует исключать большие местные скопления металла, возникающие в пересечении стенок, приливах, бобышках и т.д. Это приводит к неравномерному остыванию и образованию усадочных раковин.

Литье в песчаные формы (в землю)

Производится в разовые формы, которые служат для изготовления одной отливки и при ее извлечении разрушаются. Формы изготавливаются из песчано-глинистой, песчано-смольной и др. смесей. Различают:

Сырые формы (формировка по сырому);

Сухие формы (формировка по сухому);

Поверхностно подсушиваемые;

Химически-твердеющие формы.

Наибольшее применение имеет формировка по сырому из песчано-глинистых смесей.

Литье в землю применяется для получения больших отливок сложной конфигурации из чугуна, силумина и бронзы. Точность литья невысокая, шероховатость большая (Rz=300–600) поэтому отливки требуют механической обработки.

Литье под давлением

Применяют для получения заготовок массой ≤16 кг из легкоплавких цветных сплавов. Самый производительный способ литья (60–150 отливок в час в одногнездной форме, >2500 в многогнездной). Используется для массового и серийного производства из-за высокой стоимости СТО и оборудования.

В поршневых машинах (с горизонтальной или вертикальной камерой сжатия) расплавленный металл (кроме алюминиевых сплавов) под высоким (до 500 МПа) давлением и с большой скоростью (до 80м/с) подается в рабочую полость стальной формы через подводящий канал поршнем.

Алюминиевые сплавы отливаются в компрессорных машинах, где давление на металл создается сжатым воздухом (расплавленный алюминий разрушает поверхность поршня и камеры давления). Поршневые машины дают более точные и качественные отливки (меньше газовых включений, более плотные металл), но обладают меньшей производительностью из-за ручной подачи порции жидкого металла.

Оптимальной является температура жидкого металла на 20–30º выше Тпл. При повышенных температурах перегревается и быстро выходит из строя форма, увеличивается пористость и число раковин, при заниженной – литейная форма плохо заполняется. Качество литья определяется конструкцией и качеством изготовления форм. Из-за высокой стоимости используются формы для групповой отливки, системы вкладышей, для изменения конфигурации отливок, а также нормализованные конструкции форм для различных заготовок.

Достоинства метода: большая (8–12 квалитет) точность размеров, шероховатость Rz40–6,3, толщина стенок до 0,6 мм, малые припуски на обработку, возможность армирования.

Недостатки: высокая стоимость и сложность изготовления форм, пористость отливок, трудность получения толстостенных заготовок (из-за высокой скорости заливки образуются раковины).

Получают: заготовки станин, кронштейнов, радиаторов, экранов, корпусных деталей и т.д.

Рис.1. Установки литья под давлением.

Литье по выплавленным моделям

Модель, изготовленная из легкоплавкого металла (парафин, стеарин, терезин) выплавляется из формы. Поскольку форма не разнимается, точность литья высокая. Модели изготавливаются в разъемных металлических пресс-формах. Такое литье применяется для получения деталей сложной конфигурации из сталей, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов массой до нескольких кг.

Достоинства метода: высокая производительность и возможность автоматизации; точность размеров (10–12 квалитет) и шероховатость Rz=40–10; сокращение на 40–80% объема механической обработки за счет уменьшения припусков и толщины стенок; возможность армирования отливок и получения деталей сложной конфигурации из труднообрабатываемых материалов массой до нескольких кг.

Достоинства метода: высокая производительность и возможность автоматизации; точность размеров (10–12 квалитет) и шероховатость Rz40–10; сокращение на 40–80% объема механической обработки за счет уменьшенных припусков и толщины стенок; возможность армирования отливок и получения деталей сложной конфигурации их труднообрабатываемых материалов не требующих дополнительной обработки.

Основной недостаток – высокая стоимость литья. Массовое и серийное производство.

Операции ТП: получение модели с литниковой системой и сборка их в блоки; нанесение огнеупорного покрытия (окунание в суспензию, обсыпка огнеупором, сушка 3–8 раз), выплавка модели; ее заформовывание в опоку и прокаливание, заливка металла.