Практическая работа №4

Тема: Основы технологии литейного производства. Задачи:

• Получить представления об основных способах литья;

• Приобрести умения по разработке технологии изготовления отливок методом литья в песчано-глинистую форму.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Литейным производством называется отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных деталей путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию детали. Основные преимущества и достоинства получения отливок — дешевизна по сравнению с другими способами изготовления деталей и возможность получения изделий самой сложной конфигурации из различных сплавов.

Пригодность сплавов для производства отливок определяется следующими литейными свойствами: жидкотекучестью, усадкой, ликвацией, газопоглощением. В настоящее время существует более 100 различных способов изготовления литейных форм и получения отливок. Причём современные способы получения заготовок литьём в широких пределах обеспечивают заданные точность, параметры шероховатости поверхности, физические и механические свойства заготовок.

В общем производстве литых заготовок значительный объём занимает литьё в песчано-глинистые формы, что объясняется его технологической универсальностью. Этот способ литья экономически целесообразен при любом характере производства, для изготовления деталей любых масс, конфигураций и габаритов, им можно получать отливки практически из всех известных литейных сплавов. Технологический процесс изготовления литых фасонных изделий в песчано-глинистых формах состоит из значительного числа операций:

• подготовки формовочной и стержневой смесей;

• изготовление моделей отливки и элементов литниковой системы;

• изготовления форм и стержней;

• заливка форм;

• освобождение отливок из форм;

• обрубка и очистка литья.

Изменяя способ формовки, используя различные материалы моделей и формовочных смесей, можно получать отливки с достаточной чистотой поверхности и точными размерами.

Несмотря на универсальность и дешевизну, способ литья в песчано-глинистые формы связан с большим грузопотоком вспомогательных материалов, повышенной трудоёмкостью и кроме того до 25% массы отливок превращается в стружку при механической обработке. Поэтому во многих случаях целесообразнее использовать специальные способы литья. По сравнению с литьём в песчано-глинистые формы преимущество специальных видов литья состоит в повышении точности и улучшении качества поверхности отливок а, следовательно, в снижении объёма последующей механической обработки заготовок, в уменьшении массы литниковой системы и резком снижении расхода формовочных материалов. Кроме того, технологический процесс изготовления отливок специальными способами легко поддаётся механизации и автоматизации, что повышает производительность труда, улучшает качество отливок и снижает их себестоимость.

К специальным способам литья относится литьё в оболочковые формы, точное литьё по выплавляемым моделям, литьё в металлические формы (кокили), центробежное литьё, литьё под давлением, непрерывное литьё в кристаллизаторах и др.

Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиям к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и рядом других факторов.

Изготовление отливок в песчано-глинистых формах состоит из ряда последовательно выполняемых операций изготовления разовых форм, которые годны только для одной заливки.

Первой операцией в технологическом процессе изготовления отливок в песчано-глинистых формах является подготовка формовочной и, если необходимо, стержневой смесей. В настоящей практической работе этот процесс не рассматривается.

Второй операцией является изготовление литейной формы и стержней. Для изготовления песчано-глинистой формы используют модельный комплект, литейную оснастку и формовочные материалы. В модельный комплект входят: модель, модельные плиты, стержневые ящики, модели всех элементов литниково-питающей системы, включая выпоры и прибыли. Модель — это прототип отливки, предназначенная для получения в песчаной форме отпечатка, соответствующего наружной конфигурации отливки и знакам стержней. Если отливка изготовляется без применения стержней, то модель не имеет знаковых частей. Если отливка имеет внутренние отверстия или полости, то её модель, как правило делается разъёмной. На рис.1, б показана модель отливки втулки, которая является разъёмной и состоит из двух частей — нижней и верхней. Половины модели соединяются между собой шипами. По форме модель соответствует наружной конфигурации отливки и знакам стержня. Для облегчения извлечения модели из формы па вертикальных стенах предусматривают формовочные уклоны. Острые углы сопряжённых стенок делают скруглёнными радиусами-галтелями. Собранную форму заливают металлом. Стержневые ящики служат для изготовления стержней, которые обеспечивают получение в отливке внутренних полостей.

Рис.1 Эскиз отливки (а), модель(б), стержневой ящик(в) и литейная форма(г)

Рассмотрим песчаную форму для отливки втулки (рис.1, а). Литейную форму (рис.1, г) изготовляют ручной формовкой в двух опоках (металлических рамках): нижней - (3) и верхней - (4), в которых уплотняют формовочную смесь (10). Полость формы (1) имеет конфигурацию модели втулки. Для выполнения отверстия во втулке в форме используют стержень (2), изготовленный из стержневой смеси в стержневом ящике(1). По размерам стержень длиннее, чем отверстие втулки, так как стержень имеет дополнительные части - знаки, с помощью которых он устанавливается и фиксируется в форме.

Чтобы заполнить полость формы жидким металлом, в форме выполняют систему каналов - литниковую систему, состоящую из чаши (6), стояка (7), шлакоуловителя (8) и питателя (9) , обычно в литниковую систему также входит зумпф -углубление под стояком, препятствующее размыванию формы металлом. Воздух, находящийся в полости формы, вытесняется при её заливке металла через каналы (5) - выпоры, которые делают на самых высоких участках полости формы.

Последовательность изготовления:

• нижняя опока;

• верхняя опока;

• сборка;

• наколы;

• покраска.

После затвердевания металла форму разрушают, извлекают отливку, удаляют из отливки стержень. Затем отливку обрубают, - удаляют литниковую систему и выпоры, очищают от пригоревшей формовочной смеси, подвергают термической обработке и передают на механическую обработку

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

1. Изучите предложенную теоретическую часть.

2. Дополнительно, используя рекомендованную литературу, заполните обзорно-повторительные таблицы 8 и 9, формы которых приведены ниже.

ТАБЛИЦА 8

Получение отливок в песчано-глинистых формах

Способ формовки	Разновидность формовки	Схемы процессов	Область применения
1	2	3	4
Ручная формовка
Машинная формовка

ТАБЛИЦА 9

Специальные способы литья

Способ литья	Разновидность формовки	Схемы процессов	Область применения
1	2	3	4
В одноразовые формы
В многоразовые формы

3. По заданному варианту дайте подробный ответ на поставленные вопросы, а по приведенному эскизу будущей отливки абстрактно представьте и наглядно изобразите в виде рисунка модель для отливки и, если необходимо, конфигурацию стержней

4. Изобразите процесс изготовления литейной формы для заданной отливки в виде соответствующих рисунков с текстовыми комментариями, характеризующими каждый этап изготовления.

5. Изобразите полученную отливку после выбивки ее из формы со всеми технологическими приливами.

6. Опишите все остальные операции, входящие в технологический процесс производства отливок методом литья в песчано-глинистые формы.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Заполните таблицы 8 и 9.

2. Подробные ответы на поставленные в задании вопросы, включая необходимые рисунки, схемы и таблицы.

3. Описание технологии производства заданной отливки методом литья в песчано-глинистую форму, проиллюстрированное рисунками выполненными в соответствии с примером оформления, приведенном в ПРИЛОЖЕНИИ 1.

4. Определения новых специальных терминов, встретившихся при выполнении работы занести в словарь терминов.

Варианты заданий к практической работе «Основы технологии литейного производства»

Вариант 1.

1. Опишите структуру металлургического производства

2. Жидкотекучесть литейных сплавов. Методы ее определения, факторы, влияющие на ее величину.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 2.

1. Дайте общее определение промышленных руд, их состав. Опишите руды, используемые для выплавки чугуна.

2. Усадка литейных сплавов и виды ее проявления. Методы предупреждения образования усадочных раковин и пор.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 3.

1. Общее определение флюсов. Материалы, используемые в качестве флюсов при выплавки чугуна. Сравните их с флюсами при производстве стали по их составу и назначению.

2. Трещины в отливках, их виды с способы предупреждения их образования.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 4.

1. Опишите виды топлива и огнеупорные материалы, используемые в металлургических печах. Приведите примеры химических реакций горения топлива.

2. Газовые раковины и пористость в отливках, причины их образования. Способы улучшения газовых раковин и пористости в отливках.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 5.

1. Опишите три этапа подготовки железных руд к плавки. Укажите цель каждого этапа.

2. Дайте определение модельного комплекса и всех его составных частей. Поясните, что должны включать в себя модельно-литейные указания.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 6.

1. Опишите устройство доменной печи. Перечислите процессы, происходящие в каждой части домны при выплавки чугуна.

2. Формовочные смеси, их виды и основные характеристики.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 7.

1. Приведите все химические реакции, соответствующие процессам восстановления железа и сопутствующих элементов при выплавке чугуна. Поясните, какие вещества участвуют в этих реакциях и в виде чего они попадают в доменную печь.

2. Стержневые смеси и их виды.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 8.

1. Перечислите все продукты доменной плавки. Опишите область их применения.

2. Литниковые системы. Способы подвода расплавленного металла в полость литейной формы.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 9.

1. Какова роль кокса в доменном процессе? Почему в доменных, печах нельзя получить чистое железо?

2. Опишите изготовление литейных форм методом ручной формовки в парных опоках по ручной модели.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 10.

1. Опишите три способа повышения скорости химических реакций в доменной печи.

2. Опишите изготовление литейных форм прессованием с помощью машинной формовки.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 11.

1. Изложите суть «закона действующих масс», принципа Ле Шателье и закона Нернста.

2. Опишите методы изготовления стержней.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 12.

1. Опишите влияние газов (О₂, N₂, Н₂) на качество стали. Укажите способы раскисления и дегазации стали.

2. Опишите последовательность сборки песчано-глинистых литейных форм.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 13.

1. Опишите способы удаления фосфора и серы при выплавке стали. Приведите соответствующие химические реакции и температуры их протекания.

2. Опишите процессы выбивки, обрубки и очистки отливок.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 14.

1. Опишите процессы шлакообразования при выплавке чугуна и стали. Сравните шлакообразование в доменном и мартеновском процессах.

2. Опишите процесс литья в оболочковые формы. Укажите области применения этого способа литья.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 15.

1. Оцените известные вам способы получения стали. Какие общие принципы в них соблюдаются? Является ли процесс производства стали непрерывным и почему?

2. Опишите процесс литья по выплавляемым моделям, приведите поясняющие эскизы.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 16.

1. Что общего и чем отличается действие регенераторов в доменном и мартеновском процессах?

2. Опишите процесс литья в кокиль. Изобразите схемы конструкций кокилей.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 17.

1. Опишите влияние вредных примесей (S, Р, неметаллические включения) на свойства стали. Изложите сущность обработки стали синтетическим шлаком.

2. Опишите особенности конструирования деталей, изготовленных литьем в кокиль и под давлением.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 18.

1. Приведите схему мартеновской печи, опишите ее работу. Укажите основные достоинства, и недостатки этого способа производства стали.

2. Изложите сущность способа литья под давлением. Приведите схему изготовления отливок литьем под давлением на машинах с горизонтальной камерой прессования.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 19.

1. Опишите кислородно-конвертерный способ производства стали, его достоинства и недостатки.

2. Изложите сущность и изобразите схему литья под низким давлением. Укажите области применения этого способа.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 20.

1. Приведите схему дуговой плавильной электропечи и опишите принцип ее действия.

2. Изобразите схему центробежного литья на машинах с горизонтальной осью вращения. Изложите сущность и особенности этого способа литья.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 21.

1. Приведите схему индукционной тигельной плавильной печи и опишите принцип ее работы.

2. Изобразите схему литья с вертикальной осью вращения. Изложите сущность этого способа литья, его достоинства и недостатки.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 22.

1. Сравните два способа выплавки стали в электропечах.

2. Изложите основные технологические особенности литья в кокиль. Изобразите схему однопозиционного станка и поясните его работу.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 23.

1. Опишите легирование сталей при различных способах их выплавки. Приведите общие принципы и различия.

2. Приведите схему процесса непрерывного литья, опишите его и укажите области применения.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 24.

1. Опишите кристаллическую структуру слитков спокойной стали. Укажите условия получения.

2. Опишите процесс изготовления литейных форм на литейном конвейере.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 25.

1. Приведите классификацию огнеупорных материалов, применяемых в металлургии и укажите области их применения.

2. Сущность способа литья в оболочковые формы и его преимущества.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 26.

1. Опишите вакуумно-дуговой переплав как способ повышения качества сталей.

2. Перечислите характеристики литейных свойств сплавов, укажите их влияние на качество отливок.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 27.

1. Приведите форму непрерывнолитых стальных слитков в зависимости от их дальнейшего использования.

2. Изложите сущность метода ручной формовки литейных форм.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 28.

1. Опишите способ непрерывной разливки стали и его преимущества по сравнению с другими способами разливки.

2. Опишите способ формовки литейных форм в кессонах, укажите области его применения.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 29.

1. Кратко опишите три этапа производства стали.

2. Опишите формовку литейных форм с применением жидкостекольных смесей.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 30.

1. Опишите способ получения стали методом прямого восстановления железа из руды и последующей его плавкой.

2. Опишите машинную формовку литейных форм способом встряхивания.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 31.

1. Основные показатели производительности доменной печи.

2. Изложите суть машинной формовки литейных форм с помощью пескомета.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 32.

1. Производство литейного чугуна в вагранках.

2. Изложите суть машинной пленочно-вакуумной формовки литейных форм.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 33.

1. Устройство разливочного ковша и изложниц.

2. Особенности изготовления отливок из серого чугуна.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 34.

1. Перечислите и охарактеризуйте способы повышения качества стали.

2. Особенности изготовления отливок из высокопрочного чугуна.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 35.

1. Опишите кристаллическую структуру слитков кипящей стали. Укажите условия ее получения.

2. Особенности изготовления отливок из ковкого чугуна.

3. Эскиз будущей отливки:

Вариант 36.

1. Опишите кристаллическую структуру слитков полуспокойной стали. Укажите условия ее получения.

2. Особенности изготовления стальных отливок и отливок из магниевых сплавов.

3. Эскиз будущей отливки: