Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / РЕФЕРАТ, МЕТАЛЛУРГИЯ

Специальные способы литья – литьё в специальные формы и литьё с применением внешних воздействий на жидкий и кристаллизирующийся металл

one_butterfly 350 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 35 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 07.05.2021
Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с помощью литья. Сущность процессов литья металлов и задача литейного производства. Литьём (или литейным производством) называют метод производства, при котором изготовляют фасонные заготовки деталей путём заливки расплавленного металла в заранее приготовленную литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки детали. После затвердевания и охлаждения металла в форме получают отливку-заготовку детали. Основной задачей литейного производства является изготовление литейных сплавов отливок, имеющих разнообразную конфигурацию с максимальным приближением их формы и размеров к форме и размерам детали (при литьё невозможно получить отливку, форма и размеры которой соответствует форме и размерам детали).
Введение

Человечество используем металлы и их сплавы несколько тысячелетий. Сначала металлы находили в виде самородков и россыпей, позже доисторические племена научились перерабатывать металлосодержащие руды. Проверенным способом получения изделий из металлов было литьё в земляные формы. Литьё - технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом (литейным сплавом, пластмассой, некоторыми горными породами) и дальнейшей обработке полученных после затвердевания изделий. В наиболее распространённом понимании литьё - типовой процесс-операция получения изделий, заключающийся в заполнении специальной ёмкости (формы), формирующей поверхность или часть поверхности изготавливаемого изделия, жидким материалом (металлы и неметаллы) с дальнейшим термо-временным переходом жидкого материала в твердое агрегатное состояние и получения, в результате, твердой заготовки, близкой по конфигурации, размерам и свойствам к изделию.
Содержание

Введение……………………………………...…………………………………3 1. Классификация литья……………..……...………………………...…4 1.1 Особенности литья металлов………………………..……………..………...4 1.2 Формы для литья……………………………………...……..……………...5 2. Основные способы литья металлов 2.1 Литьё в землю…..…………………………………...……………………....6 2.2 Литьё в металлические формы…….………………...…………………….6 3. Специальные способы литья 3.1 Литьё по выплавляемым моделям….………………..……………………7 3.2 Литьё в оболочковые формы………………….………..………………...11 3.3 Литьё в кокиль………..………………………………….………………...14 3.4 Литьё под давлением…………………………..…………….………………19 3.5 Литьё под низким давлением………..……………………………………...23 3.6 Центробежное литьё………..………………………………………………..23 4. Другие способы литья 4.1 Литьё выжиманием………..………………………………………26 4.2 Литьё с кристаллизацией под давлением……..…………….……………28 4.3 Непрерывное литьё…………..………………………………………………29 4.4 Полунепрерывное литьё…..……………………………….……………...31 4.5 Литьё вакуумным всасыванием…..……………………….……………...32 4.6 Литьё намораживанием……………..………………………….…………....33 4.7 Электрошлаковое литьё………...…………………………….…………...33 4.8 Литьё в керамические формы по постоянным моделям…………………..33 5. Сравнительная характеристика различных способов литья…………….…34 6. Список используемой литературы………………………..………………….36
Список литературы

1. Баринов Н. А. «Водоохлаждаемые вагранки и их металлургические возможности», Москва, «Машиностроение», 1964 2. В.П. Перминов, В.А. Неронов «Материаловедение и технология материалов» Сибирская Государственная Геодезическая Академия, 2007 3. Конспект лекций по курсу: «Материаловедение», 2011
Отрывок из работы

1. Классификация литья Литьё классифицируется по: • Материалу отливок: ? металлическое — чёрное (из сплавов на основе железа — стали и чугуна) и цветное (из цветных и драгоценных металлов — меди, алюминия, магния, олова, висмута, свинца, серебра, золота) и сплавов на их основе. ? неметаллическое — из пластических масс, полимеров, минералов, бетона, гипса, органических веществ, керамики, стекла, соли, шлака и других материалов. • Назначению отливок: производственно — техническое, бытовое, медицинское, декоративное, художественное и пр. • Точности размеров, степени шероховатости поверхности отливок, наличию и величине припуска для механической обработки: грубое, точное, прецизионное. • Специальным требованиям, предъявляемым к отливкам. • Технологии (видам, способам, методам) получения отливок: в землю, в коки?ль, по выплавляемым моделям, под давлением, электрошлаковое, по газифицируемым моделям, в формы из холоднотвердеющих смесей, выжиманием, по замораживаемым моделям, центробежное, непрерывное, вакуумное и др. Возможны варианты одной технологии (например, литьё по выплавляемым моделям из парафиностеариновых смесей и литьё по выплавляемым моделям из легкоплавких сплавов) и объединение различных технологий (например, электрошлаковое литьё в кокиль). 1.1 Особенности литья металлов. По сравнению с другими материалами, такими, например, как воск или гипс, литьё металлов отличается некоторыми особенностями. Первая из них — высокая температура перехода из твердое в жидкое состояние. Воск, гипс и цемент затвердевают при комнатной температуре. Температура плавления металлов гораздо выше — от 231 °C у олова до 1531 °C у железа. Перед тем, как приступить к литью металла, его необходимо расплавить. И если олово можно расплавить в глиняной плошке на простом костре из подобранных рядом сучьев, то для плавления меди, не говоря уже о железе, понадобится специально оборудованная печь и подготовленное топливо. Для литья более тугоплавких металлов потребуются формы из смеси песка и глины. Некоторые металлы, как, например, титан, требуют для литья металлические формы. После заливки изделию требуется остыть. Многоразовые матрицы разбирают, одноразовые формы разрушают, и отливка готова к дальнейшей механической обработке или к использованию. 1.2 Формы для литья Самый древний вид форм — это формы из песчано-глиняной формовочной смеси, или «земли». Исторически центры металлургии возникали рядом с местами залегания уже готовых по своему составу для литья песков. Смеси делятся на обмазочные и наполнительные. Для построения любой матрицы требуется модель — макет будущего изделия в натуральную величину, но несколько больших размеров — на величину литейной усадки. Модель помешают по центру опалубки, или опоки, и наносят на нее слой обмазочной смеси — термостойкой и пластичной. Потом начинают послойно, тщательно трамбуя каждый слой, заполнять опоку наполнительной смесью. Требования к наполнительным смесям намного ниже, чем к обмазочным — они должны выдерживать давление залитого металла, сохраняя конфигурацию отливки, и обеспечивать выход плавильных газов. После модель извлекают из формы и на ее место заливают расплав. Для отливок сложной конфигурации, имеющих замысловатые детали и внутренние полости, применяют составные модели и формы из нескольких частей. Литьё также осуществляется и в металлические формы. Их применяют при больших тиражах отливаемых деталей, в тех случаях, когда требуется высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности отливки, а также для некоторых металлов, активных в нагретом состоянии. Температура плавления материала формы должна быть существенно выше, чем температура отливаемого расплава. 2. Основные способы литья металлов 2.1 Литьё в землю. Это древнейшая технология отливки металлов известна человечеству примерно с IV-III тысячелетия до н.э. Льют металл, разумеется, не в чернозем, а в специальную песчано-глиняную смесь. Технология литья в землю разбивается на несколько этапов: изготовление модели, подготовка опоки, формовка земли в опоке, отливка металла, извлечение и обработка получаемой заготовки. Форма используется для литья только один раз. Ее придется разрушить, чтобы извлечь отливку. Однако материал формовочной земли после переработки доступен для повторного использования. 2.2 Литьё в металлические формы. Литьё в металлические формы (кокили), особенно при серийном и массовом производстве, дает следующие преимущества по сравнению с литьём в песчаные формы: 1) повышение качества получаемых отливок путем улучшения прочностных свойств, увеличения гладкости поверхностей, уменьшения допусков и припусков на обработку; 2) повышение технико-экономических показателей производства литья за счет увеличения производительности, упрощения технологии, частичной или полной механизации процесса производства, экономии металла, уменьшения количества брака, сокращения расхода формовочных и стержневых смесей; 3) улучшение условий труда в результате устранения тяжелых работ при изготовлении форм и при выбивке литья, а также за счет уменьшения количества пыли. 3. Специальные способы литья Специальные способы литья по сравнению с литьём в песчано-глинистые формы имеют ряд преимуществ: повышают качество, чистоту поверхности и точность литья; улучшают структуру и свойства отливок; позволяют получить отливки с минимальными припусками на обработку. Более точные размеры и необходимая шероховатость поверхности деталей достигается специальными способами литья: • литьём в кокиль; • центробежным литьём; • литьём под давлением; • литьём по выплавляемым моделям; • литьём в оболочковые формы; • литьём по газифицируемым моделям. 3.1 Литьё по выплавляемым моделям Прообразом современного процесса изготовления отливок по выплавляемым моделям является известный со времен глубокой древности метод восковой формовки. При изготовлении художественных отливок, ювелирных изделий, а также зубных протезов этот метод литья по выплавляемым моделям применяют и в настоящее время. Одним из образцов высокого мастерства литейщиков прошлого является отлитая по выплавляемым моделям конная статуя Петра I («Медный всадник», Э.М. Фальконе, 1782 г.) (рис. 1). Рис. 1.Памятник Петру Первому в Санкт-Петербурге Литьё по выплавляемым моделям— специальный способ литья, заключающийся в получении отливок заливкой расплавленного металла в разовую тонкостенную неразъемную литейную форму, которую изготавливают из огнеупорной суспензии по разовым моделям из легкоплавкого материала. Технологическая схема получения отливок данным методом показана на рисунке 1.1. Технологический процесс изготовления отливок литьём по выплавляемым моделям состоит из следующих основных операций. Изготовление моделей. Модельный состав, состоящий из двух или более легкоплавких компонентов (парафина, стеарина, церезина и др.) в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-форму, внутренняя полость которой соответствует наружной конфигурации модели (рис. 1.1, а). В качестве материала прессформ в зависимости от вида производства используют гипс, пластмассы, легкоплавкие металлы, сплавы, сталь или чугун. После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель (рис. 1.1, б) выталкивается в ванну с холодной водой. Рис. 1.1.Последовательность операций (а…з) процесса литья по выплавляемым моделям:1 — пресс-форма; 2 — модельный состав; 3 — модель; 4 — модельный блок; 5 — емкость с керамической суспензией; 6 — специальная установка для обсыпки; 7 — кварцевый песок; 8 — бак с водой; 9 — устройство для нагрева воды; 10 — электрическая печь; 11 — оболочки; 12 — жаростойкая опока; 13 — ковш с расплавленным металлом Сборка модельных блоков.Модели собирают в модельные блоки (рис. 1.1,в) с общей литниковой системой. Соединяют модели в кондукторе, скрепляя или склеивая их. Этот прием ведет к повышению прочности блока, сокращению расхода состава, обеспечению удобства транспортирования, хранения и просушивания блоков при нанесении обмазки. Подготовка керамической суспензии.Тщательно перемешивают огнеупорный материал — пылевидный кварц, электрокорунд со связующим и получают керамическую суспензию. Покрытие моделей огнеупорной оболочкой.Модельный блок погружают в керамическую суспензию, налитую в емкость (рис. 1.1,г), извлекают из нее и обсыпают мелкодисперсным кварцевым песком в специальной установке (рис. 1.1,д). Затем модельные блоки сушат на воздухе (2,5 ч) или в среде аммиака (40 мин). На модельный блок наносят слои (6) огнеупорного покрытия (маршалита) с последующей сушкой каждого слоя. Удаление модели из форм(рис. 1.1,е). Удаление моделей производят их выплавлением в горячей воде (80...90 ° С). При выдержке в горячей воде в течение нескольких минут модельный состав расплавляется, всплывает на поверхность ванны, откуда периодически удаляется для повторного использования. Подготовка литейных форм к заливке.После извлечения из ванны оболочек, их промывают водой и сушат в шкафах при температуре 200 °С. Затем оболочки ставят вертикально в жаростойкой опоке, вокруг засыпают сухой кварцевый песок и уплотняют его. После этого форму помещают в электрическую печь (рис. 1.1,ж), в которой прокаливают форму. Заливка формы металлом.Заливка расплавленного металла из ковша производится в горячую литейную форму сразу же после прокалки (рис. 1.1,з). Извлечение и окончательная обработка отливок. После охлаждения отливки форму разрушают. Отливки отделяют от литниковой системы и для окончательной очистки направляют на химическую очистку в растворе едкого натра при температуре 150 °С. Затем отливки промывают проточной водой, сушат, подвергают термической обработке и контролю. Одним из направлений развития данного метода литья является применение легкорастворимых и газифицируемых моделей взамен выплавляемых. Кпреимуществам способа литья по выплавляемым моделям относятся следующие: • повышенные прочность и качество поверхности отливки; • повышенные механические свойства металла (кроме чугуна). • отсутствие формовочных материалов и их переработки; • резкое уменьшение отходов производства; • высокая производительность в условиях массового производства: до 50 циклов в час на однопозиционных машинах, до 120 циклов в час на многопозиционных машинах и автоматических линиях; • возможность полной автоматизации процесса. • более благоприятные условия труда по сравнению с литьём в песчаные и оболочковые формы. Недостаткамилитья по выплавляемым моделям являются следующие: • образование отбела при литьё серого и высокопрочного чугунов, анизотропность свойств по сечению отливок из других сплавов; • низкая стойкость кокиля (100 – 2000 заливок) при литьё черных сплавов; • сложность получения тонкостенных отливок вследствие быстрого затвердевания металла; • ограничение отливок по размерам (до 1000 мм) и массе (до 100 кг). Литьё по выплавляемым моделям используют в различных отраслях машиностроения и приборостроения. В частности, при производстве автомобилей (полумуфты, патрубки, распределительные диски, поршневые кольца и т. д.), сельскохозяйственных машин, гидромашин при литьё жаропрочных труднообрабатываемых сплавов (лопатки турбин), коррозионностойких сталей (колеса насосов), углеродистых сталей в массовом производстве (крыльчатки, решетки, распылители, рукоятки, ключи и другие детали высокой точности) (рис. 1.2). Рис. 1.2.Примеры отливок, полученных литьём по выполняемым моделям: а — полумуфта, ведомая двигателя автомобиля; б — полумуфта, ведущая двигателя автомобиля; в — патрубок приемный двигателя автомобиля; г — диск распределительный гидравлического усилителя руля автомобиля; д — лопатки газовых турбин на основе никеля и кобальта; е — рабочее колесо шахтного насоса Литьё по выплавляемым моделям используется для получения точных литых изделий сложных очертаний с чистой поверхностью. Изготавливают детали сложной конфигурации из сталей, цветных металлов, тугоплавких и трудно обрабатываемых сплавов. Масса таких деталей может быть от нескольких граммов до 500 кг, толщина стенки — 1—3 мм. 3.2 Литьё в оболочковые формы Технология изготовления оболочковых форм (метод Кронинга) была разработана Иоханнесом Кронингом (Johannes Croning) и запатентована в Гамбурге в 1944 г. Технология изготовления оболочковых форм предполагала изготовление смеси из порошка термореактивной смолы (пульвербакелита) и песка, с последующей засыпкой в подогретую модель для образования оболочки (корки). Технология изготовления оболочек и получения отливок бункерным методом (рис. 2.1) включает следующие операции. Модельную плиту с закрепленной на ней моделью предварительно нагревают до температуры 200...250 °С и покрывают разделительным составом, например, силиконовой жидкостью (кремнийорганическое соединение). Она быстро затвердевает, образуя разделительную пленку, что устраняет последующее прилипание формовочной смеси и облегчает снятие оболочки с модели. Рис. 2.1 Последовательность операций формовки (а…д) при литьё в оболочковые формы:1 — модельная плита; 2 — бункер; 3 — формовочная смесь; 4 — песчано-смоляная оболочка; 5 — специальные толкатели; 6 — оболочковые формы; 7 — опоки-контейнеры; 8 — металлическая дробь Получению качественных отливок способствует высокая газопроницаемость оболочковых форм, защита поверхности отливок от пригара тонкой газовой прослойкой, образующейся между отливкой и формой при выгорании смолы, податливость формы, которая по мере выгорания смолы теряет прочность и разрушается, не препятствуя свободной усадке сплава. Кпреимуществамспособа литья в оболочковые формы можно отнести следующие: 1) уменьшение шероховатости поверхности и существенное улучшение товарного вида отливок, обусловленное использованием мелкодисперсного песка и металлической оснастки, обеспечивающей получение гладкой рабочей поверхности форм и стержней; 2) высокая точность размеров, достигаемая тем, что при заливке форм они имеют большую прочность и жесткость; 3) возможность получения тонкостенных отливок со сложным рельефом, а также толстостенных отливок с литыми каналами малых сечений, обусловленная также податливостью оболочковой формы; 4) повышение производительности за счет уменьшения трудоемкости операций технологического процесса (приготовление формовочной смеси, изготовление форм, очистка отливок и т. п.); 5) уменьшение металлоемкости формовочного оборудования. Недостаткамилитья по выплавляемым моделям являются следующие: 1) ограничение размеров и массы отливок (за счет недостаточной прочности оболочек и возможности преждевременного их разрушения от перегрева при заливке большего количества металла); 2) повышенное выделение вредных веществ (из-за термического разложения смоляного связующего). Литьё в оболочковые формы применяется для изготовления отливок из черных и цветных сплавов массой до 200 кг с размерами до 250 мм. Данный метод эффективно применяется для крупносерийного производства отливок массой до 15 кг, с толщиной стенки до 15 мм в сельскохозяйственном машиностроении, автомобиле и тракторостроении. Литьём в оболочковые формы изготавливают ответственные детали, например, ребристые цилиндры для мотоциклов, коленчатые валы для автомобилей, гильзы, звездочки, зубчатые колеса, детали компрессоров, тепловозов, судовых двигателей из чугуна, углеродистых сталей, цветных и специальных сплавов (рис. 2.2). Рис. 2.2 Примеры отливок, полученных литьём в оболочковые формы:а — цилиндр горного оборудования; б — корпус насоса; в — подкладка; г — база Модельная оснастка для изготовления оболочковых форм состоит из двух модельных плит (верхней и нижней), стержневых ящиков и вспомогательных приспособлений. Модельные плиты изготавливают из стали, чугуна или алюминиевых сплавов и снабжают толкателями для снятия оболочек. На рабочие поверхности модельных плит и стержневых ящиков наносят разделительную жидкость для предупреждения прилипания оболочек. Рис. 2.3. Схема процесса изготовления оболочковой формы(а)и оболочкового стержня (б) сыпного, или бункерного, способа изготовления оболочковых форм. Модельную плиту1нагревают до температуры 200—250 °С и закрепляют на бункере2с песчано-смоляной смесью3. Кроме рассмотренного способа изготовления оболочек широко применяют пескодувный способ, при котором подача смеси на модельную оснастку и ее уплотнение происходят под действием сжатого воздуха. Например, при изготовлении стержня (см. рис. 2.3, б)песчано-смоляная смесь подается из пескодувной головки в подогретый стержневой ящик. Подогрев ящика осуществляется через плиту, в которую вмонтированы электронагреватели. Смесь, ударяясь о стенки ящика, уплотняется, а сжатый воздух выходит через вентиляционную систему. После формирования оболочки излишек смеси высыпают. Твердение оболочки происходит при дальнейшем нагреве ящика. Затем ящик раскрывают и извлекают стержень. При сборке в одну полу-форму устанавливают стержень на знаковые части и накрывают другой полу-формой. Скрепляют полу- формы с помощью скоб, струбцин или склеивают термореактивным клеем. В оболочковых формах получают тонкостенные отливки массой до 200 кг из чугуна, стали, цветных и специальных сплавов, точные по размерам, с чистой поверхностью. 3.3 Литьё в кокиль Литьё в кокиль— это процесс получения отливок путем свободной (под действием сил тяжести) заливки расплавленного металла в металлическую форму. Кокиль представляет собой закрытую металлическую литейную форму с внутренней полостью, соответствующей конфигурации изделия. Расплав заливают в кокиль через литниковую систему, выполненную в его стенках. При заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости через вентиляционные выпоры, проницаемые венты, пробки и специальные каналы. Для повышения стойкости кокиля и предупреждения поверхностной закалки стали или отбеливания чугуна на внутреннюю поверхность кокиля наносят огнеупорные облицовочные покрытия и краски. Краски для предотвращения пригара и улучшения качества поверхности отливок наносят пульверизатором или кистью перед каждой заливкой. Для формования внутренних полостей в кокиль закладываются стержни, которые могут быть металлическими или песчаными. Конструкции кокилей могут быть неразъемными и разъемными. В неразъемных кокилях изготавливают отливки простой формы. В зависимости от расположения поверхности разъема кокили бывают с вертикальной, горизонтальной или сложной поверхностью разъема.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Реферат, Металлургия, 26 страниц
260 руб.
Реферат, Металлургия, 21 страница
200 руб.
Реферат, Металлургия, 23 страницы
200 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg