Технология литейного производства

На тему: «Технология  литейного 

 производства» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студента II курса 

Голосова С.А. 

Группа ЗЭ 00/4 
 
 
 
 
 
 

г.Витебск 

2001г. 
 

Тема: Технология литейного производства 
 
 

TOC o "1-1" 1.   Сущность литейного производства  и его развитие..............................  PAGEREF _Toc532195066 h 2 

2.   Литье  в разовые песчано-глинистые формы..........................................  PAGEREF _Toc532195067 h 3 

3.   Специальные  способы литья..................................................................  PAGEREF _Toc532195068 h 10 

4.   Литература.................................................................................................  PAGEREF _Toc532195069 h 15 
 
 

1.    

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 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.