 |
Министерство образования и молодёжной политики
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ
ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
РГОУ СПО «Чебоксарский машиностроительный техникум»
Кудрявцева Е. Н.
Процессы формообразования
и инструмент
Часть I
Курс лекций
Чебоксары
УДК 621. 74 + 621. 9
БКК 34. 61; 973 + 34. 62; 973
К 88
Кудрявцева Е. Н. Процессы формообразования и инструмент. Курс лекций. Часть l.
Для студентов начальных и средних специальных учебных заведений. – Чебоксары: РГОУ СПО «ЧМТ», 2008 – 71с.
Рецензенты: Балабина Р. Ш., заместитель директора по непрерывному профессиональному образованию РГОУ СПО «Чебоксарский машиностроительный техникум» Министерства образования и молодежной политики Чувашской республики;
Фрибус Е. Н., ведущий инженер КОТО ОАО «Промтрактор» г. Чебоксары.
Курс лекций предназначен для ознакомления с технологией получения различного рода заготовок и готовых изделий из металлов и различных сплавов с использованием таких способов формообразования, как литье, обработка материалов давлением, сварка, пайка и обработка материалов резанием.
@ Кудрявцева Е. Н., 2008
@ РГОУ СПО «Чебоксарский машиностроительный техникум» Министерства образования и молодежной политики Чувашской республики;
ВВЕДЕНИЕ
Человеку для его существования необходимы материальные и культурные блага. Источником получения благ являются предметы природы и человеческий труд. Природа предоставляет в распоряжение человека ничтожно малое количество предметов, которые можно использовать непосредственно, без приложения труда человека. Поэтому человеку приходится почти всегда затрачивать труд, чтобы путём качественного превращения приспосабливать предметы природы для удовлетворения своих потребностей.
|
|
|
Качественное изменение предметов природы, осуществляемое человеком, получило название технологического процесса. Любой технологический процесс протекает в определённых производственных условиях. Машиностроение является базой для создания производственных условий с учётом новейших достижений науки и техники.
Продукцию машиностроительных предприятий (машины, их элементы или детали) называют изделиями. К изделиям также относятся заготовки, которые в дальнейшем подвергаются механической обработке, в результате чего получаются готовые детали.
Основными способами изготовления металлических заготовок и деталей являются: литьё, обработка давлением, обработка резанием. Изделия сложной формы могут быть получены также с помощью сварки, пайки или клёпки деталей, полученных предварительно литьём или обработкой давлением.
Раздел 1. ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ЗАГОТОВОК
Тема 1. 1. Литейное производство
1. Общие сведения о литейном производстве
Задачей литейного производства является изготовление изделий любой массы, разнообразным по форме и размерам из металлов и сплавов, обладающих жидкотекучестью.
Первые литейные изделия получены ещё в III и II тысячелетиях до н. э. сначала из бронзы и позже из чугуна.. Значительное развитие литьё из чугуна получило примерно с XIII – XIV веков. Стальные отливки начали получать в XIX веке, литые детали из алюминиевых и магниевых сплавов – несколько десятков лет назад.
Наша страна славится мастерством своих литейщиков, которые создали шедевры мирового искусства, такие как Царь – пушка с длиной ствола 5, 34 метра, калибром 890 мм, массой 40 т..; Царь – колокол, имеющий высоту 6, 14 м. и массу 200 тонн; памятник Петру I- «Медный всадник» - массой 22 тонны и высотой 10 метров и др.
|
|
|
Сущность литейного производства заключается в получении отливок, т. е. изделий и заготовок деталей машин методом заливки расплавленного металла в литейные формы. Некоторые специальные способы литья позволяют получить отливки с высокой чистотой поверхности и точностью по размерам, что резко сокращает или исключает совсем их последующую механическую обработку. Доля литых деталей в большинстве изготовляемых машин в среднем составляет 40-50 %.
2. Основные способы получения отливок Выбор способа литья определяется служебным назначением детали, производственной программой, экономической программой, а также требуемой точностью и качеством поверхности отливок.
Большая часть отливок изготовляется литьём в песчаные формы.
В некоторых случаях эти отливки не удовлетворяют предъявляемым требованиям, поэтому используют специальные виды литья такие как: литьё в оболочковые формы, литьё по выплавляемым моделям, литьё под давлением, в постоянные металлические формы - кокили, центробежное литьё и др.
3. Изготовление отливок в песчаных формах
Сущность способа заключается в заливке расплава в песчаную форму, полость которой имеет конфигурацию отливки. Затвердевший и охлаждённый металл или сплав сохраняет конфигурацию этой полости.
Приспособления, применяемые для изготовления отливок, называют литейной оснасткой. Часть литейной оснастки, состоящей из технологических приспособлений, необходимая для получения в форме контуров отливки называется модельный комплект. Модельный комплект включает в себя: две опоки ( верхнюю и нижнюю ), подмодельные плиты, штыри, шаблоны, модель и стержни.
Модель – это приспособление, с помощью которого в формовочной смеси получают отпечаток полости, соответствующей наружной конфигурации отливки. Размеры моделей делают больше, чем соответствующие размеры отливки, на величину литейной усадки сплавов. Усадка углеродистой стали составляет (1, 8 – 2, 0)%, а для чугуна – (0, 8-1, 2)%.
Если отливки подвергаются механической обработке, то в соответствующих размерах моделей учитывают размеры припусков, т. е. слоя металла, удаляемого при механической обработке. При изготовлении моделей на вертикальных поверхностях необходимо предусмотреть формовочные уклоны, галтели (скругления).
|
|
|
По конструкции модели могут быть разъёмными, неразъёмными, с отъёмными частями и др. Модели изготавливаются из дерева (единичное и серийное производство), чугуна, алюминия и пластмасс (массовое производство).
Деревянные модели изготавливают из плотной хорошо просушенной древесины – сосны, бука, ясеня и др. Для предотвращения коробления модель делают не из целого куска древесины, а склеивают из отдельных частей так, чтобы направления волокон были разными. Во избежание деформирования модели во влажных формовочных смесях и для лучшей вытяжки из формы их окрашивают: для чугунных отливок – в красный цвет, для стальных отливок – в синий цвет.
Преимуществом деревянных моделей является их дешевизна, простота изготовления, при больших размерах – небольшая масса.
Недостаток – недолговечность.
Металлические модели, по сравнению с деревянными моделями имеют значительно большую долговечность, высокую точность и чистую рабочую поверхность. Чаще всего такую модель делают из алюминиевых сплавов. Для уменьшения массы металлические модели обычно делают пустотелыми с рёбрами жёсткости внутри. Чтобы при изготовлении модели форма не разрушалась, вертикальные стенки делают с уклоном. Сопряжение стенок в отливках делают плавным без острых углов. Это также учитывается в моделях. Скругление внутренних углов называют галтелью, наружных – закруглением.
Для образования необходимых пустот в отливке применяются стержни. При заливке формы стержень окружён со всех сторон жидким металлом и подвергается изгибу, от собственного веса, а главным образом – от давления на него металла. Поэтому материал (стержневая смесь), употребляемый на изготовление стержней, должен обладать большей прочностью и газопроницаемостью, чем материал формы. Стержни изготавливаются в стержневых ящиках. Стержневой ящик состоит из двух половин, соединённых шипами и скрепленных струбциной или скобой. В форме стержни устанавливаются на знаках.
|
|
|
Модельная плита служит для крепления моделей отливки и литниковой системы.
Формовочные и стержневые смеси служат для изготовления литейных форм и стержней. Основные исходные материалы содержат кварцевый песок и связующую глину. Прочность этих смесей не велика, поэтому литейные формы изготовляют толстостенными с учётом больших давлений жидкого металла на форму.
Литниковая система – это система каналов и резервуаров, с помощью которых расплав подаётся в полость формы. Литниковая система состоит из следующих элементов: литниковой чаши 1, стояка 2, шлакоуловителя 3, питателей 4 и выпоров 5.
Литниковая чаша 1 представляет собой резервуар, в который поступает металл из разливочного ковша и направляет его в стояк, а также задерживает шлак, попадающий в чашу вместе с расплавом.
Стояк 2 представляет собой вертикальный канал в виде усечённого конуса, который передаёт расплав от чаши к другим элементам системы.
Шлакоуловитель 3 представляет собой горизонтальный канал трапецеидального сечения, который служит для распределения металла по питателям и задержания шлака.
Питатели 4 служат для подачи металла в полость формы.
Выпоры 5устанавливаются в верхней части отливки и представляют собой вертикальные каналы с расширением кверху в виде воронки. Выпоры служат для выхода из формы воздуха и газов в момент заполнения её металлом, для вывода неметаллических включений, попадающих в металл после прохождения его через шлакоуловитель, и для наблюдения за ходом наполнения формы.
Формовка в двух опоках по разъёмной модели проводится в следующем порядке:
1. На подмодельную плиту ставят нижнюю половину модели плоскостью разъёма, накрывают нижней опокой и заформовывают. Формовка проводится в следующем порядке: припыливают модель ликоподием (измельчённый древесный уголь или порошкообразный графит) для устранения прилипания земли к модели; наполняют облицовочной землёй толщиной 20-30см., обжимают и набивают наполнительной землёй; накалывают душником вентиляционные каналы и переворачивают опоку на 1800 и посыпают поверхность формы разделительным песком.
2. Устанавливают верхнюю половину модели на нижнюю, центрируя её с помощью шипов. Устанавливают верхнюю опоку и скрепляют её шпильками с нижней опокой. Устанавливают литниковую систему и производят набивку опоки в выше перечисленном порядке.
3. Верхнюю опоку снимают с нижней, переворачивают на 1800 и ставят рядом с нижней опокой; вынимают обе полвины модели из набитых опок, а также литниковую систему, исправляют дефекты, поверхность формы припыливают угольным порошком и приглаживают.
|
|
|
4. 
Производят сборку формы для заливки в следующем порядке: устанавливают в нижней опоке по местам знаков стержень, накрывают нижнюю опоку верхней и скрепляют их струбцинами, и форма готова к заливке.
|
|
|
