Технология литьевого производства

Содержание

Введение ………………………………………………………………………….….3

1.  Способы литья …………………………………………………………………...5

2.  Обычные способы литья

2. 1.  Литьё в песчано-глинистые формы………………………………………..8

3.  Специальные виды литья

     3. 1. Литьё по выплавляемым моделям……………………………………….....9

3. 2. Литье в кокиль……………………………………………………………...11

3. 3. Литьё под давлением ………………………………………………………13

     3. 4. Литьё под регулируемым давлением……………………………………...16

3. 5. Центробежное литье ……………………………………………………….20

4. Другие специальные виды литья

4. 1.  Литье по газифицируемым моделям ……………………………………...23

4. 2.  Литье по моделям,  полученным методом лазерной 

         стереолитографии ………………………………………………………….25

4. 3.  Непрерывная разливка металла …………………………………………...26

4. 4.  Литье выжиманием…………………………………………………………27

4. 5.  Электрошлаковое литье …………………………………………………...29

5.  Выбор способа литья……………………………………………………………..30

Список литературы ………………………………………………………………….31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Литейное производство – один из старейших способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности. Литые детали используется не только в машиностроении и приборостроении, они применяются в домостроении и дорожном строительстве, являются предметами быта и культуры. Это обусловлено тем, что этот способ позволяет получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации с минимальными припусками на механическую обработку, хорошими механическими свойствами, массой от нескольких граммов до сотен тонн, с любыми эксплуатационными свойствами.

Основным направлением совершенствования любого производства является модернизация известных и создание новых технологических процессов, позволяющих уменьшить расход материалов, снизит затраты труда и энергии, улучшить условия труда, устранить или уменьшить вредное воздействие на окружающую среду и, в конечном счёте, повысить эффективность производства и качество продукции. В этом отношении литейное производство не является исключением.

В настоящее время  для получения литых деталей уже используется несколько десятков технологических процессов и их вариантов, обладающих достаточно широкой универсальностью или пригодных для изготовления узкой номенклатуры определённых отливок. Исторически сложилось деление этих способов  на обычные – литьё в песчано-глинистые формы, и специальные – это все остальные виды литья. С увеличением числа методов и вариантов получения отливок всё острее ощущается необходимость в более чёткой и детальной их классификации по основным и общим признакам с целью систематизации изложения сущности разных методов, с тем чтобы облегчить понимание заложенных в них принципов и создание новых более эффективных способов литья.

В производстве литых  заготовок специальные виды литья  в настоящее время занимают уже значительное место, хотя 70…75% общего объёма производства отливок ( в тоннах) получают обычным методом литья в песчаную форму и только 25…30% «специальными» методами. Методами специального литья изготавливают некрупные отливки из чёрных сплавов и подавляющее большинство, как правило, более лёгких отливок из цветных сплавов. Поэтому по числу получаемых отливок специальные методы не уступают обычному методу литья в песчаные формы. Преимущества специальных видов литья заключаются в том, что с  их помощью можно получить точные отливки с поверхностью хорошего качества.

Конечно, удельное влияние  специальных видов литья в  промышленности не одинаково, они обладаю  разной универсальностью, а отдельные  методы находятся в стадии разработки или освоения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Способы литья.

Из многочисленных разнообразных  специальных видов литья в первую очередь целесообразно выделить способы, обладающие характерными признаками, отличными от обычной традиционной технологии литья в песчано-глинистые формы.

Сначала отметим процессы с резко отличными признаками литейной формы.

Первая  группа – литье в разовые неразъемные литейные формы из дисперсных материалов с сохранением гравитационного метода заполнения формы сверху из ковша через литниковую систему, как в традиционной способе.

Отличительной особенностью этих методов является использование  разовой модели, которую для удаления из неразъемной формы разрушают каким-либо способом до заполнения формы расплавом или даже в процессе заполнения формы. В эту группу входят методы литья по выплавляемым, выжигаемым, растворимым и газифицируемым моделям. Наиболее распространенным в настоящее время в этой группе является литье по выплавляемым моделям, а новым и развивающимся процессом – литье с использованием моделей из фотополимерных материалов.

Вторая  группа – литье в полупостоянные или постоянные разъемные формы с сохранением гравитационного метода заполнения формы сверху из ковша через литниковую систему.

Общим признаком этих методов является использование  разборной литейная форма, состоящей из полупостоянных или постоянных и разовых элементов. Конструкция формы должна позволять извлекать из нее отливку без повреждения многократно используемых элементов формы. Основной метод в данной группе – литье в кокиль. Известен также метод литья в углеродные (графитовые) формы. Для многократно используемых элементов литейной формы могут, видимо, применяться и другие материалы.

Характерным признаком третьей группы методов является наличие дополнительного воздействия на расплав при заполнении формы и затвердевании отливок. Тип и конструкция литейной формы при этом определяются требованиями к отливкам и способами воздействия на расплав и кристаллизующиеся отливки. В числе этих способов следующие:

а) запрессовка металла  в форму с высокими скоростями поршневой системой – литье под давлением. Этот способ предусматривает применение лишь металлических разъемных литейных форм (пресс-форм), не исключается применение стержней и формообразующих вставок из дисперсных огнеупорных материалов;

б) способы литья при  регулируемом, относительно невысоком газовом давлении – литье под низким давлением, с противодавлением, вакуумным всасыванием и др. В этих способах можно использовать разъемные и неразъемные литейные формы из любых материалов, обладающих достаточными огнеупорностью и прочностью;

в) центробежное литье  фасонных отливок также связано  с возможностью использования разнообразных  известных конструкций литейных форм. Однако при центробежном литье тел вращения (труб, втулок, гильз и др.) обычно применяются формы специальной конструкции – изложницы;

г) к способам, основанным на других принципах заполнения форм, относятся литье выжиманием, литье погружением форм в расплав и др.

Воздействия на заливаемый в форму расплав, отмеченные в  пунктах а), б), в) и г), продолжаются и после заполнения формы. Это способствует определенному повышению плотности отливок и улучшению качества их поверхности.

Аналогично можно выделить методы, в которых наиболее значимо  воздействие на расплав в период кристаллизации. Их используют для получения особо плотных отливок и отливок со специальной микроструктурой.

 

Четвертая группа – литье под всесторонним газовым давлением (автоклавное литье) с использованием литейных форм из различных материалов; литье с кристаллизацией под давлением (жидкая штамповка), в котором чаще всего используют металлические формы.

Пятая группа – способы литья, использующие воздействие на расплав, оказывающее существенное влияние на формирование микроструктуры отливок. К их числу относятся методы с использованием электрического и электромагнитного воздействия на расплав до, во время или после поступления расплава в форму, обработка его ультразвуком и др.

Шестую  группу образуют методы, основанные на формировании свойств отливок при непрерывных и полунепрерывных процессах литья. К этим процессам можно отнести: непрерывное литье с использованием стационарных и подвижных кристаллизаторов; литье вытягиванием из расплава и полунепрерывное литье, используемые для получения отливок постоянного профиля по длине; электрошлаковое литье, литье с последовательным заполнением; литье намораживанием и др. для получения фасонных отливок.

Седьмая группа – методы получения отливок с различными специальными свойствами, к которым можно отнести: армирование отливок, изготовление отливок из композиционных материалов и пр.

В производстве литых  заготовок специальные виды литья  занимают значительное место. В настоящее время 70 – 75% общего объема производства отливок (в тоннах) получают обычным методом литья в песчаную форму и только 25 – 30% «специальными» методами. Однако эти данные далеко не точно характеризуют объем производства отливок с использованием специальных видов литья. Методами специального литья изготовляют некрупные отливки из черных металлов и подавляющее большинство, как правило более легких, отливок из цветных сплавов. Поэтому по числу получаемых отливок специальные методы не уступают обычному методу литья в песчаные формы.

 

2.  Обычные способы литья

2. 1.  Литьё в песчано-глинистые формы

Главными признаками обычного традиционного метода литья в песчано-глинистые формы можно считать такие важнейшие характеристики литейной формы – основного инструмента технологического процесса, как то, что она является разовой и разъемной. Литейная форма выполняется из дисперсных огнеупорных материалов, упрочняемых при изготовлении механическими, химическими, физическими или комбинированными способами.

Литейная форма обычно состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ, которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для удержания формовочной смеси.

Рис. 1

 

Полуформы скрепляют с помощью штырей 10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11. Для образования полостей отверстий или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы (знаки). Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему. Литниковая система – совокупность каналов и резервуаров, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы. Основными элементами являются: литниковая чаша 5, которая служит для приема расплавленного металла и подачи его в форму; стояк 6 – вертикальный или наклонный канал для подачи металла из литниковой чаши в рабочую полость или к другим элементам; шлакоуловитель 12, с помощью которого удерживается шлак и другие неметаллические примеси; питатель 13 – один или несколько, через которые расплавленный металл подводится в полость литейной формы. Для вывода газов, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при ее затвердевании служат прибыли или выпор 4. Для вывода газов предназначены и вентиляционные каналы 9. Дополнительным, но обязательным признаком литья в песчано-глинистые формы, является то, что заполнение формы расплавом ведется обычным гравитационным методом сверху из ковша через общепринятую литниковую систему.

После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), проводят термообработку.

 

3.  Специальные  виды литья

3. 1. Литьё по  выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям — это процесс, в котором для получения отливок применяются разовые точные неразъемные керамические оболочковые формы, получаемые по разовым моделям с использованием жидких формовочных смесей. Перед заливкой расплава модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием, растворением или испарением. Для удаления остатков модели и упрочнения формы ее нагревают до высоких температур. Прокалкой формы перед заливкой достигается практически полное исключение ее газотворности, улучшается  заполняемость расплавом. 

Основные операции технологического процесса показаны на рис. 2. Модель или звено моделей 2 изготовляют в разъемной пресс-форме 1, рабочая полость которой имеет конфигурацию и размеры отливки с припусками на усадку модельного состава и материала отливки, а также обработку резанием (рис. 2, а).

 

Рис. 2 – Последовательность изготовления многослойной оболочковой формы по выплавляемым моделям: а – запрессовка модельного состава в пресс-форму; б – сборка блока; в – нанесение на блок суспензии; г – посыпка огнеупорным зернистым материалом: д – сушка; е – удаление модели; ж – засыпка опорным .материалом; з – прокалка в печи; и – заливка формы расплавом; 1 – пресс-форма; 2 – модель; 3 – блок моделей отливок и литниковой системы; 4 – слой суспензии; 5 – огнеупорный зернистый материал; 6 – пары аммиака; 7 – горячая вода; 8 – опорный материал; 9 – печь; 10 – прокаленная форма; Q – подвод теплоты

 

 

 

Модель изготовляют  из материалов, либо имеющих невысокую  температуру плавления (воск, стеарин, парафин), либо способных растворяться (карбамид) или сгорать без образования твердых остатков (полистирол).

Готовые модели или звенья моделей собирают в блоки 3 (рис. 2, б), имеющие модели элементов литниковой системы из того же материала, что и модель отливки. Блок моделей состоит из звеньев, центральная часть которых образует модели питателей и стояка. Модели чаши и нижней части стояка изготавливают отдельно и устанавливают в блок при его сборке. Блок моделей погружают в ёмкость с жидкой формовочной смесью – суспензией для оболочковых форм, состоящей из пылевидного огнеупорного материала, например пылевидного кварца или электрокорунда, и связующего (рис. 2, в). В результате на поверхности модели  образуется тонкий (менее 1 мм.) слой 4 суспензии. Для упрочнения этого слоя и увеличения его толщины на него наносят слои огнеупорного зернистого материала 5 (мелкий кварцевый песок, электрокорунд, зернистый шамот) (рис. 2, г). Операции нанесения суспензии и обсыпки повторяют до получения на модели оболочки требуемой толщины (3 – 10 слоев).