Глава 4 характеристика технологических методов получения и обработки заготовок, оборудование, приспособления, технологическая оснастка, инструмент

4.1 Методы получения заготовок

Получение заготовок литьем. Общие понятия

Литье - один из древнейших и наиболее распространенных способов изготовления изделий и заготовок для деталей машин и механизмов.

Литьем называют изготовление заготовок для изделий заполнением, заведомо изготовленных литейных форм, расплавленным металлом, сплавом или другим конструкционным материалом.

После кристаллизации и охлаждения металла или сплава изделие вытягивают из формы и передают на механическую обработку.

Отливками называют изделия, изготовленные литьем.

Литейные формы могут быть разовыми и многоразовыми.

Разовые формы используют лишь один раз для освобождения отливки от формы, затем последнюю разрушают.

Многоразовые формы используют сотни и тысячи раз; отливки вытягивают из формы вытряхиванием или выталкиванием.

Область машиностроения, которая занимается изготовлением изделий литьем, называют литейным производством.

Ни одна область машиностроения не обходится без деталей, изготовленных литьем. Доля деталей, изготовленных литьем, в машинах составляет около 50%, а в станках - около 80%. Литьем изготовляют блоки цилиндров и поршни двигателей внутреннего сгорания, лопатки газовых турбин и т.п.

Наибольшее количество отливок - около 70% общей массы - выливают из серого чугуна, далее идут стальные отливки, отливки из медных, алюминиевых и других сплавов.

Чистые металлы имеют незначительные литейные свойства, поэтому из них не изготовляют отливки. Из сплавов для изготовления отливок используют лишь те, которые имеют хорошие литейные свойства.

Литейными сплавами называют те сплавы, которые имеют хорошие литейные свойства.

К ним относятся чугуны, стали, бронзы, силумины и т.п.

Важнейшие литейные свойства сплавов - текучесть расплава, усадка, ликвация, температура плавления.

Текучестью называют способность расплава быстро заполнять пустоту литейной формы.

При хорошей текучести расплав точнее воссоздает внутреннюю конфигурацию формы, чем при плохой. Текучесть сплавов зависит от температуры нагревания: с повышением температуры текучесть расплавов возрастает. В процессе изготовления отливок используют сплавы с оптимальной экономически выгодной температурой плавления.

Усадкой называют свойство расплавов уменьшать свой объем при охлаждении от температуры заливания до комнатной. Различают усадку объемную и линейную. Так, линейная усадка серого чугуна равняется 1%, стали - 2%. Усадка приводит к образованию раковин, трещин в отливках.

Ликвацией называют неоднородность химического состава сплава в разных частях отливки после кристаллизации и охлаждение к комнатной температуре. Ликвация зависит от химического состава сплавов и скорости охлаждения отливки. Так, в чугунах и сталях сера, фосфор и углерод собираются в верхней и центральной частях отливки. Тяжелые компоненты сплавов собираются в нижней части отливки. Ликвации предотвращают перемешиваниям расплавов перед заливанием у формы и ускоренным охлаждением в процессе кристаллизации.

Ликвация существенным образом влияет на свойство отливки: чем она меньше, тем лучшего механического свойства отливки.

1. Чугуны. Для изготовления отливок используют серый и белый чугуны. Основную массу отливок изготавливают из серого чугуна. Это поясняется его небольшой стоимостью (сравнительно с другими сплавами), хорошими литейными свойствами, относительно невысокой температурой плавления (1100-1200°С); большой текучестью расплава, незначительной усадкой (около 1%). Отливки, полученные из серого чугуна, почти в 1,5 дешевле, чем из стали, и в несколько раз дешевле, чем отливки из сплавов цветных металлов. Из чугуна изготовляют детали машин и механизмов, которые не испытывают большие ударные нагрузки.

В литейных цехах чугун плавят преимущественно в печах ствольного типа, которые называют вагранками.

2. Стали. Сравнительно с чугунами расплавленные стали имеют худшие литейные свойства: меньшую текучесть, которая затрудняет заполнение литейной формы, большую усадку (> 2%), высокую температуру плавления (1400-І540°С). Тем не менее, хорошие механические свойства стальных отливок придают стали широкое использование в литейном производстве.

Отливки изготавливают из углеродных сталей, которые содержат до 0,8% углерода.

Кроме углеродных сталей отливки изготавливают из конструкционных легированных сталей, износоустойчивых и других сталей с особыми свойствами.

Для литейных цехов сталь выплавляют в кислородных конвертерах, мартеновских и электрических печах.

3. Сплавы цветных металлов. Для изготовления отливок используют медные, алюминиевые и прочие сплавы, которые имеют хорошие литейные свойства.

Медные сплавы расплавляют в дуговых, индукционных и огневых печах. Огневые печи используют реже, поскольку в них расходуется много топлива, а печные газы окисляют медные сплавы.

Для расплавления алюминиевых сплавов используют электрические печи специальной конструкции.

Способы литья.