Специальные виды литья

Реферат

Литейное производство — один из старейших и до настоящего времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности.

Литые детали используются не только в машиностроении и приборостроении, они применяются в домостроении и дорожном строительстве, являются предметами быта и культуры. Данный способ позволяет получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации, с любыми структурой, макро- и микрогеометрией поверхности, массой от нескольких граммов до сотен тонн, с любыми эксплуатационными свойствами.

Литьем можно получить крошечные отливки деталей приборов весом в несколько граммов и огромные изделия, весящие сотни тонн. С помощью литья обрабатывается более половины (по весу) всех деталей машин.

Но есть у литья и свои недостатки. До последнего времени с его помощью нельзя было получить большой точности в изготовлении детали: отливку приходится еще обрабатывать резанием на станках. Только в последнее десятилетие были разработаны специальные виды точного литья — литье под давлением, по выплавляемым моделям, так называемое оболочковое литье. Точное литье успешно соревнуется с таким видом обработки, как, например, штамповка, и ей пришлось потесниться, уступить место в обработке многих точных деталей сложной формы литью.

Специальные способы литья, рассматриваемые в реферате, позволяют получать отливки более точных размеров с хорошим качеством поверхности, что способствует уменьшению расхода металла и трудоемкости механической обработки; повысить механические свойства отливок и уменьшить потери от брака; значительно снизить или исключить расход формовочных материалов; сократить производственные площади; улучшить санитарно-гигиенические условия и повысить производительность труда.

Большинство операций при специальных способах литья легко поддается механизации и автоматизации.

  1. Краткий очерк история развития литейного производства

Литейное производство — одно из древнейших ремёсел, освоенных человечеством. Первым литейным материалом была бронза. Основными способами получения отливок из бронзы и сплавов серебра и золота были литье в каменные формы и литье по воску.

Каменные формы делали из мягких пород известняка, в которых вырезали рабочую полость. Обычно каменные формы заливали в открытую, так что одна сторона изделия, образуемая открытой поверхностью расплава, оказывалась плоской. При литье по воску сначала изготовляли восковые модели как точные копии будущих изделий. Эти модели погружали в жидкий глиняный раствор, который затем высушивали н обжигали. Воск выгорал, в образовавшуюся полость заливали расплав.

25 стр., 12322 слов

Современные методы литья. Полимерная индустрия

... форму. Заметим, что такое нехитрое изделие как расческа, наиболее эффективно производится на литьевых машинах с раздельной червячно-поршневой пластикацией. литье давление пластмасса ... функции, а конструкция детали определяется устройством литьевой формы. Литьевая форма имеет две ... форму, заполняя ее на 70-95%. Затем в форму через специальное сопло, или через ниппель в форме подается под давлением ...

Стоит так же отметить художественное литье — один из древнейших способов обработки металлов, заключающийся в заливке их расплавов в специально приготовленные формы, внутренняя полость которых соответствует конфигурации, подлежащей изготовлению отливки.

В древние времена для изготовления сложных изделий художественного литья использовали глиняные формы. Моделью изделия художественного литья служила восковая фигура, которую обмазывали глиной, оставляя отверстие для заливки металла и вывода газов. Форму прокалывали, при этом воск выплавлялся, она приобретала прочность, затем в неё заливали расплавленный металл.

Большой шаг вперед в развитии бронзового литья был сделан, когда началось литье колоколов и пушек (XV—XVI вв.).

Бронзы и позже латуни на протяжении многих веков были главным материалом для изготовления художественных отливок, памятников и скульптур.

В XVIII в. на первое место по массовости и универсальности выходит новый литейный материал — чугун, послуживший основой развития машинной индустрии в первой половине XIX в, К началу XX в. литейное производство цветных металлов и сплавов заключалось в получении фасонных отливок из оловянных бронз и латуней и слитков из меди, бронзы и латуней. Фасонные отливки изготовляли только литьем в песчаные формы (тогда говорили и писали «земляные формы», «литье в землю»).

Следующий этап развития литейного производства цветных металлов и сплавов начался примерно с 1910—1920 гг., когда были разработаны новые сплавы, прежде всего на основе алюминия и несколько позже на основе магния. Освоение новых сплавов потребовало коренной перестройки технологии плавки и плавильного оборудования, применения новых формовочных материалов и новых способов изготовления форм. В 1940—1950 гг. произошел массовый переход от литья в песчаные формы к литью в металлические формы — кокили (алюминиевые сплавы, магниевые и медные) к литью под давлением (цинковые, алюминиевые, магниевые сплавы, латуни).

В эти же годы в связи с производством литых турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов возродился на новой основе древний способ литья по воску, названный точным литьем и называемый теперь литьем по выплавляемым моделям. В настоящее время для получения литых деталей используется несколько десятков технологических процессов. Исторически сложилось деление этих способов на обычные, или литье в песчано-глинистые формы, и специальные – это все остальные виды литья, имеющие ряд преимуществ по сравнению с традиционным литьем.

  1. Специальные способы литья

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 разовая и разъемная. Литейная форма исполняется из дисперсных огнеупорных материалов, упрочняемых при изготовлении механическими, химическими, физическими или комбинированными способами.

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.

4 стр., 1835 слов

Литье под регулируемым давлением

... 2. Особенности формирования отливки при литье под низким давлением. Заполнение форм расплавим при этом способе литья может осуществлятся со скоростями потока, ... под давлением (вакуумно - компрессионное литье). 1. Литье под низким давлением Тигель с расплавим в раздаточной печи (камере) установки герметично закрывают крышкой в которой установлен металопровод, изготовленный из жаростойкого материала. ...

Экономическая целесообразность замены литья в разовые песчано-глинистые формы тем или иным специальным способом зависит от масштаба производства, формы и размеров отливок, применяемых литейных сплавов и т.п. Она определяется на основе тщательного технико-экономического анализа всех затрат, связанных с новым технологическим процессом.

По использованию литейных форм специальное литье делится на группы.

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 традиционном 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, 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.

Общей характеристикой этих методов является разборная литейная форма, состоящая 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. Могут, видимо, применяться и другие материалы для многократно используемых элементов литейной формы.

Характерными признаками третьей группы методов являются дополнительные воздействия на расплав при заполнении формы и затвердевании отливки. Тип и конструкция литейной формы определяются в этих случаях требованиями к отливкам и параметрами воздействия на расплав и кристаллизующиеся отливки, главным образом, тонкостенные или отливки, сочетающие массивные и тонкие части. В числе этих требований 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 огнеупорныхматериалов;
  • 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

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

29 стр., 14106 слов

Технология литья под давлением

... отливок литьем под давлением Технология литья под давлением. Расход расплава через питатель. При литье под давлением теплообмен между расплавом и ... Рассматриваются вопросы проектирования пресс-форм, условия их работы, причины разрушений материалы, применяемые для изготовления ... пористость и осуществить эффективную подпрессовку отливки после окончания заполнения формы. Машины с горизонтальной камерой ...

Воздействия на заливаемый в форму расплав, отмеченные в пунктах а), б), в) и г), продолжаются и после заполнения формы, что 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 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 — методы литья, использующие воздействие на расплав, оказывающее существенное влияние на формирование микроструктуры отливок. В их числе 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 др.

Одним из наиболее распространенных является литье в кокиль. Кокилем называют цельную или разъемную металлическую форму, изготовленную из чугуна или стали.

Кокили предназначены для получения большого количества одинаковых отливок из цветных или железоуглеродистых сплавов. Стойкость кокилей зависит от материала и размеров отливки и самого кокиля, а также от соблюдения режима его эксплуатации. Ориентировочно стойкость чугунных кокилей составляет 200000 оловянно-свинцовых, 150000 цинковых, 50000 алюминиевых или 100…5000 чугунных отливок. Кокили целесообразно применять как в массовом, так и в серийном производстве (при партии отливок не менее 300…500 штук).

Перед заливкой металла кокили подогревают до температуры 100…300 °С, а рабочие поверхности, контактирующие с расплавленным металлом, покрывают защитными обмазками. Покрытие обеспечивает увеличение срока службы кокиля, предупреждение приваривания металла к стенкам кокиля и облегчение извлечения отливок. Подогрев предохраняет кокиль от растрескивания и облегчает заполнение формы металлом. В процессе работы необходимая температура кокиля поддерживается за счет теплоты, выделяемой заливаемым металлом. После затвердевания отливку извлекают вытряхиванием или при помощи выталкивателя.

Кокильное литье позволяет снизить расход металла на прибыли и выпоры, получать отливки более высокой точности и чистоты поверхности, улучшить их физико-механические свойства. Вместе с тем этот способ литья имеет и недостатки. Быстрое охлаждение металла затрудняет получение тонкостенных отливок сложной формы, вызывает опасность появления у чугунных отливок отбеленных труднообрабатываемых поверхностей.

33 стр., 16447 слов

Разработка технологического процесса изготовления отливки ‘RU’ ...

... отливки из сплава АК8М изготовленной методом литья под давлением термическую обработку не применяют, т.к. прочность при литье под давлением ... отливки. Чертеж отливки разрабатывается по чертежу детали и включает следующие вопросы: выбор положения отливки в форме, что определяет плоскость разъема формы; ... вибраций. Исходя из условий работы детали, отливка должна отвечать следующим требованиям: ...

Литье в кокиль — основной способ серийного и массового производства отливок из алюминиевых сплавов, позволяющий получать отливки 4—6-го классов точности с шероховатостью поверхности Rz = 50-20 и минимальной толщиной стенок 3—4 мм. При литье в кокиль наряду с дефектами, обусловленными высокими скоростями движения расплава в полости литейной формы и несоблюдением требований направленного затвердевания (газовая пористость, оксидные плены, усадочная рыхлота), основными видами брака отливок являются недоливы и трещины. Появление трещин вызывается затрудненной усадкой.

Особенно часто трещины возникают в отливках из сплавов с широким интервалом кристаллизации, имеющих большую линейную усадку (1,25—1,35 %).

Предотвращение образования указанных дефектов достигается различными технологическими приемами.

Рис.1. Типы кокилей: а — вытряхной, б — створчатый с вертикальным разъемом: в — с горизонтальным разъемом, г- с комбинированным разъемом