 |
Производство отливок из стали
|
|
|
|
Стальные литые детали широко применяют во всех областях техники. Масса отливок достигает несколько сотен тонн.
В настоящее время более 60% отливок производят из углеродистой стали 15Л-55Л, около 15% из легированной, и около 20% из высоколегированной, в том числе 15% из высоколегированной стали типа 110 Г13Л, а также из нержавеющих, износостойких и др.
Литейные свойства сталей значительно хуже, чем у серого чугуна и других сплавов. Жидкотекучесть стали меньше жидкотекучести чугуна в два раза. Усадка стали также превышает усадку серого чугуна в два раза. Сталь также склонна к ликвации и трещинообразованию.
Производство отливок из алюминия
Наибольшее распространение получили сплавы алюминия с кремнием – силумины (АЛ2, АЛ4), а также сплавы на основе Al-Mg (АЛ8, АЛ13) и сплавы системы Al-Cu-Si (АЛ3, АЛ6).
Данные сплавы имеют высокую идеальную прочность, высокие литейные свойства, хорошо противостоят коррозии в атмосферных условиях. Их высокая жидкотекучесть обеспечивает получение тонкостенных и склонных по форме отливок.
Отливки из алюминия получают литьем в песчано-глинистые формы, в кокиль, под давлением. Например: поршни ДВС, крышки, корпусные детали и др.
Специальные методы литья
Современные технологии литейного производства стремятся создать заготовки по форме и размерам, наиболее близким к готовым изделиям. Это позволяет сократить операции механической обработки и приводит к снижению стоимости изделий. В связи с этим все большее развитие получают специальные методы литья: литье в разовые формы и литье в постоянные формы.
Литье в разовые формы
Различают литьё по выплавляемым моделям и оболочковое литьё.
|
|
|
Литье по выплавляемым моделям – позволяет получать отливки сложной конфигурации, не требующие последующей механической обработки, особенно из труднообрабатываемых материалов.
Изготовление модели осуществляется в пресс-форме изготовленной из стали или алюминиевого сплава. Материалом для модели служат легкоплавкие вещества: парафин, стеорин, воск. Такой модельный состав имеет низкую температуру плавления, хорошую жидкотекучесть, минимальную усадку, прочен и дёшев. Его запрессовывают в пресс-форму в жидком состоянии и после застывания модель извлекают из пресс-формы. Таким образом получают большой набор моделей, которые собирают в блоки с общей литниковой системой. Затем блок погружают в огнеупорную суспензию, состоящую из 30% этилсиликата и 70% кварцевой муки. Слои суспензии для их упрочнения обсыпают сухим песком и сушат на воздухе (6-8ч.) или в атмосфере аммиака (40-50 мин.). Многократно повторяя эти операции, наносят не менее пяти слоёв, после чего модельный состав выплавляют из формы горячим воздухом при Т=120-1300С. Полученные формы засыпают в опоках сухим кварцевым песком и прокалывают при Т=9500С в течение 1-2ч. Нагретую форму подают под заливку.
Достоинства метода (по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы): высокая точность и хорошая чистота поверхности получаемых отливок (толщина стенки 1 мм и менее), уменьшение формовочного материала.
Недостатки: процесс изготовления формы многооперационный, трудоемкий и длительный, сложность изготовления моделей и форм, повышенный расход металла на литники.
После затвердевания, отливка выбивается, форма разрушается.
Литье в оболочковые формы – на металлическую модельную плиту укладывают половинку модели, посыпают разделительной смесью и нагревают до 2000С. Затем модель засыпают формовочной смесью – кварцевый песок и 3-6% фенолформальдегидной термореактивной смолы. Под действием тепла смола плавится, склеивая песчинки, образуя на модели песочно-смолистую оболочку толщиной 5-20 мм. Избыток формовочной смеси удаляют встряхиванием. Модельную плиту с полумоделью загружают в печь и выдерживают 1-3 мин. при Т=4000С, при этом смола полимеризуется в твердое необратимое состояние.
|
|
|
Оболочка снимается с модельной плиты и полученные полуформы соединяются и склеиваются по разъему. Заливку металлом производят через литниковую систему, которая изготавливается одновременно с оболочками. После охлаждения отливки, для их извлечения оболочки разрушаются.
В оболочковых формах получают отливки практически из любых сплавов. Данный метод применяется для изготовления сравнительно небольших отливок: коленчатых валов, распредвалов, корпуса токарных патронов, чугунные ребристые цилиндры.
Достоинства метода: уменьшение параметров шероховатости поверхности, возможность получения отливок с тонким и сложным рельефом, уменьшение трудоемкости ряда операций технологического прцесса.
Недостатки: оболочковая форма служит один раз, высокая стоимость формовочной смеси, модельной оснастки и оборудования, выделение вредных газов при нагреве оболочек и заливке металла.
Литье в постоянные формы
Подразделяется: на литьё в кокиль, центробежное литьё и литьё под давлением.
Литье в кокиль (металлические формы) – получают до 40% отливок. Кокиль изготавливается из чугуна или стали и является формой многократного использования. В нём можно получить 300-500 стальных отливок массой 100-150 кг, около 500 чугунных мелких отливок или несколько десятков тысяч отливок из алюминиевых сплавов. Подготовка кокиля к заливке включает в себя: очистку, подогрев, нанесение на рабочую поверхность огнеупорного и теплоизоляционного защитного слоя, установку стержней, закрытие и закрепление частей формы.
После заливки кокиля жидким металлом и остывания формы, отливку извлекают, обрубают, очищают, контролируют и подвергают термообработке.
Данный метод применяется для изготовления опорных плит, колосников, стоек плугов, поршней и т.п. Достоинства: повышаются технико-экономические показатели производства отливок, повышается качество отливок вследствие мелкозернистой структуры, снижаются припуски на механическую обработку, не применяются формовочные смеси, возможно получение большого числа отливок.
|
|
|
Недостатки: высокая стоимость изготовления форм, сложность получения тонкостенных отливок, возникновение отбела в чугунных отливках.
Центробежное литье – способ производства фасонных изделий с формой тел вращения, преимущественно при крупносерийном их изготовлении.Металл заливают во вращающуюся форму. Под действием центробежных сил он прижимается к боковым стенкам формы и затвердевает, образуя отливку.
Центробежные силы, воздействующие на металл в момент заполнения формы, кристаллизации и охлаждения отливок, способствуют получению мелкозернистой структуры, увеличению плотности отливок, повышению механических свойств металла.
Рис. 3.1. Схемы центробежного литья:
а - с вертикальной осью вращения - этот способ применяют для получения отливок небольшой высоты: короткие втулки, кольца, фланцы и т.д.
б - с горизонтальной осью вращения - этим способом получают водопроводные и канализационные трубы, заготовки гильз цилиндров, облицовки судовых валов.
Достоинства: получают плотные отливки, отсутствие литниковой системы, уменьшение шлаковых раковин и газовых пор, возможность получить тонкостенные отливки, процесс может быть автоматизирован.
Недостатки: необходимы специальные машины, необходимо точное дозирование металла для получения нужного размера отливки, возникновение ликвации за счёт различного удельного веса составляющих отливки, возможность появления продольных и поперечных трещин.
Литье под давлением -наиболее производительный способ изготовления относительно небольших отливок из цветных сплавов и пластмасс с высокой точностью по размерам и чистотой поверхности. Расплавленный металл заполняет пресс-форму под давлением поршня до 300 Мпа, быстро затвердевает и образует отливку. Затем пресс-форма раскрывается, готовая отливка удаляется толкателем. Наибольшее распространение получили поршневые машины с холодными (горизонтальными и вертикальными), а также горячими камерами прессования. Литьё под давлением используется в основном для получения отливок из цинковых, алюминиевых и медных сплавов, а также из стали, титана, сплавов на основе олова и свинца.
Преимущества: высокая производительность, получение отливок сложной формы (стенка до 0,8 мм.), автоматизация и механизация процесса.
Недостатки: высокая стоимость пресс-формы, возможность образования газовых раковин, ограниченная масса отливаемых деталей до 50 кг.
Кроме вышеперечисленных способов литья существуют: полунепрерывное литье, литье выжиманием, литье вакуумным всасыванием.
|
|
|
