Методическая разработка Курс лекций по дисциплине «Технология обработки конструкционных материалов»

2.3.2 Формовочные и стержневые смеси Формовочные смеси представляют собой многокомпонентное сочетание материалов, соответствующее условиям технологического процесса изготовления литейных форм. В качестве огнеупорной составляющей смеси используют формовочный кварцевый песок различной зернистости, для соединения частиц песка между собой применяют формовочные глины, различные смолы и другие связующие. Кроме того, используют различные добавки (мазут, графит, древесная мука и др.), предназначенные для придания смесям специальных свойств. Формовочные смеси подразделяют на смеси для стальных, чугунных и цветных металлов. Для изготовления отливок используют облицовочные, наполнительные и единые формовочные смеси. Облицовочная смесь используется для образования рабочей поверхности, непосредственно контактирующей с расплавленным металлом. Ее наносят на поверхность модели слоем толщиной 15-30мм. Такая смесь содержит 50-90% свежих формовочных материалов (песка и глины) и 10-50% оборотной смеси, подготовленной для повторного употребления в качестве составляющей части формовочной смеси. Наполнительная смесь используется для заполнения опоки после нанесения облицовочного слоя на поверхность модели. Наполнительная смесь состоит в основном из оборотной смеси с небольшими добавками свежих исходных материалов. Единая смесь применяется одновременно в качестве облицовочной и наполнительной смеси. В состав единой смеси входит 10-20% свежих формовочных материалов, а остальное – оборотная смесь. Стержневые смеси представляют собой многокомпонентное сочетание материалов, соответствующих условиям технологического процесса изготовления неметаллических литейных стержней. Стержневые смеси приготовляют из кварцевого песка с добавкой различных связующих материалов (олифы, сульфитно-спиртовой барды, синтетических смол). В современном производстве стерневые смеси изготавливают из песка и синтетических смол с добавлением отвердителей и катализаторов. Формовочные и стержневые смеси должны обладать достаточной прочностью, высокой газопроницаемостью, пластичностью, достаточной огнеупорностью и податливость, пониженной газотворной способностью. При приготовлении формовочных и стержневых смесей сушат и просеивают кварцевые пески и формовочные глины, удаляют металл и каркасы стержней из отработанной смеси, перемешивают составляющие в специальных смесителях с последующим вылеживанием в отстойниках для равномерного распределения влаги и последующего разрыхления. 2.3.3. Литье в оболочковые формы Сущность литья в оболочковые формы заключается в изготовлении отливок путем заливки расплавленного металла в разовую тонкостенную разъемную литейную форму, изготовленную из песчано-смоляной смеси с термореактивным связующим по металлической нагреваемой модельной оснастке. Формовочную смесь приготовляют из мелкозернистого кварцевого песка перемешиванием с термореактивной смолой. Отличительными особенностями способа являются: - малая интенсивность теплообмена между отливкой и формой; -использование песчано-смоляной смеси с высокой подвижностью для получения четкого отпечатка модели; - применение термореактивных смол в качестве связуюших для получения тонкостенных форм с высокой прочностью и повышенной размерной точностью полости формы; - использование мелкозернистого огнеупорного материала для получения поверхностного слоя отливок с малой шероховатостью. Оболочковые формы изготовляют следующим образом. Металлическую модельную плиту 1, нагретую до температуры 200-250С, покрывают разделительным составом из термостойкого каучука, закрепляют на опрокидывающемся бункере 2 (рис.11,а) с формовочной смесью 3 и поворачивают его на 180С (рис.11,б). Формовочная смесь насыпается на модельную плиту и выдерживается 10…30с. От теплоты модельной плиты термореактивная смола в пограничном слое переходит в жидкое состояние, склеивает песчинки с образованием песчано-смоляной оболочки 4 толщиной 5…20мм в зависимости от времени выдержки. Рисунок 11. Последовательность изготовления оболочковой формы Бункер возвращается в исходное положение (рис.11,в), излишки формовочной смеси ссыпаются на дно бункера, а модельная плита с полутвердой оболочкой 4 снимается с бункера и нагревается в печи при температуре 300…350С в течении 1…1,5мин., при этом термореактивная смола переходит в твердое необратимое состояние. Отвердевшая оболочка снимается с модели специальными толкателями 5(рис.11,г) Аналогично изготовляют и вторую полуформу. Готовые оболочковые полуформы склеивают на специальных прессах быстротвердеющим клеем, предварительно установив в них литейные стержни или скрепляют скобами. Также изготовляют оболочковые стержни, используя металлические нагреваемые стержневые ящики. Оболочковые формы и стержни изготовляют на одно- и многопозиционных автоматических машинах и автоматических линиях. Заливка форм производится в вертикальном или горизонтальном положении оболочки. При заливке в вертикальном положении литейные формы 6 помещают в опоку 7 и засыпают кварцевым песком или металлической дробью 8 для предохранения от преждевременного разрушения (рис. 11,д). Выбивка отливок производится на вибрационных решетках или на специальных выбивных установках. При очистке отливок удаляют заусенцы, зачищают на шлифовальных кругах места подвода питателей и подвергают дробеструйной обработке. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность отливок, малую шероховатость поверхности, снижает расход формовочных материалов и объем механической обработки. В оболочковых формах изготовляют отливки массой 0,25-100кг и толщиной стенки 3-15мм из всех литейных сплавов для приборов, автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, металлообрабатывающих станков и др. 2.3.4 Литье по выплавляемым моделям Сущность литья по выплавляемым моделям сводится к изготовлению отливок заливкой расплавленного металла в разовую тонкостенную неразъемную литейную форму, изготовленную из жидкоподвижной огнеупорной суспензии по моделям разового использования, которые удаляют из формы нагреванием. Выплавляемые модели изготовляют из модельных составов, состоящих из двух или более легкоплавких компонентов: парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др. Особенностями литья по выплавляемым моделям являются низкая теплопроводность и высокая начальная температура формы, что снижает скорость отвода теплоты от залитого металла и способствует улучшению заполняемости полости формы. Снижение скорости затвердевания отливок приводит к укрупнению кристаллического строения, к появлению усадочных раковин и пористости, к изменению структуры поверхностного слоя отливки и появлению различных дефектов на ее поверхности. Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из легкоплавких модельных составов. Модельный состав в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-формы 1 (рис.12,а). После его затвердевания пресс-форма раскрывается и модель 2 (рис.12,б) выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели собирают в модельные блоки 3 (рис.12,в) с общей литниковой системой. В один блок объединяют 2…100 моделей. Формы по выплавляемым моделям изготовляют погружением модельного блока 3 в огнеупорную керамическую суспензию 5, налитую в емкость 4 (рис.12,г), с последующей обсыпкой кварцевым песком 7 в специальной установке 6 (рис.12,д). Затем модельные блоки сушат 2…2,5ч на воздухе или 20…40мин в среде аммиака. На модельный блок наносят четыре-шесть слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя. Модели из форм удаляют выплавлением в горячей воде, для чего их погружают на несколько минут в бак 8, наполненный водой 9, которая устройством 10 нагревается до температуры 80…90С (рис.12,е). Модельный состав расплавляется, всплывает на поверхность ванны, откуда периодически удаляется для нового использования. После извлечения из ванны оболочки промывают водой и сушат в шкафах в течение 1,5…2,0 ч при температуре 200С. Затем оболочки 12 ставят вертикально в жаростойкой опоке 13, вокруг засыпают сухой кварцевый песок 14 и уплотняют его, после чего форму направляют в электрическую печь 11 (рис.12,ж), в которой ее прокаливают не менее 2ч при температуре 900…950С. При прокалке частички связующего спекаются с частичками огнеупорного материала, влага Рисунок 12. Последовательность изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям испаряется, остатки модельного состава выгорают. В горячие формы заливают расплавленный металл 16 из ковша (рис.12,з). После охлаждения отливки форму разрушают. Отливки на обрезных прессах отделяют от литников и направляют на химическую очистку в 45%-ом водном растворе едкого натра, нагретого до температуры 150С. После травления отливки промывают проточной водой, сушат, подвергают термической обработке и контролю. Данный вид литья способствует получению отливок с высокой точностью размеров и с малой шероховатостью поверхности, что снижает объем механической обработки. Припуск на механическую обработку составляет 0,2…0,7мм. Заливка расплавленного металла в горячие формы позволяет получать сложные по конфигурации отливки с толщиной стенки 1…3мм и массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов из жаропрочных труднообрабатываемых сплавов (турбинные лопатки), коррозийно-стойких сталей (колеса для насосов), углеродистых сталей (в авто- и приборостроении, других отраслях машиностроения). 2.3.5 Литье в кокиль Литье в кокиль – изготовление отливок из расплавленного металла в металлических формах – кокилях. Формирование отливки происходит при интенсивном отводе теплоты от расплавленного металла, от затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивному металлическому кокилю. Схема технологического процесса изготовления отливки в кокиле показана на рис. 13. Рабочую поверхность кокиля с вертикально плоскостью разъема, состоящей из поддона 1, двух симметричных полуформ 2 и 3 и Рисунок 13. Схема последовательных операций при изготовлении отливок в кокиль металлического стержня 4, предварительно нагретую до температуры 150-180С, покрывают из пульверизатора 5 слоем огнеупорного покрытия (рис.13,а) толщиной 0,3-0,8мм. Огнеупорные покрытия защищают рабочую поверхность кокиля от резкого нагрева и схватывания с отливкой и позволяют регулировать скорость охлаждения отливки, обеспечивая высокое качество. Покрытия выполняют из огнеупорных материалов (кварцевой муки, талька, мела, графита и др.), связующего материала (жидкого стекла) и воды. Затем с помощью манипулятора устанавливают песчаный стержень 6 (рис.13,б), с помощью которого выполняют в отливке расширяющуюся полость. Половинки кокиля соединяют и заливают расплав (рис.13,б). После затвердевания отливки 7 (рис.13,г) и охлаждения ее до температуры выбивки кокиль раскрывают (рис.13,д) и протягивают вниз металлический стержень 4. Отливка 7 (рис. 13,е) манипулятором удалятся из кокиля. Основные элементы кокиля – полуформы, поддоны, стержни и т.д. – обычно изготовляют из серого и высокопрочного чугунов, стали и алюминиевых сплавов литьем, механической обработкой и т.д. Отливки простой конфигурации изготовляют в неразъемных кокилях (рис.14,а). Несложные отливки с небольшими выступами и впадинами на наружных поверхностях изготовляют в кокилях с вертикальным разъемом (рис. 14,б). При изготовлении крупных, простых по конфигурации отливок используют кокили с горизонтальными разъемами (рис.14,в). Кокили с комбинированным разъемом применяют при изготовлении сложных отливок. Полости в отливках получают с помощью песчаных или металлических стержней. Металлические стержни удаляют из отливки после образования в ней прочной корки. Расплавленный металл в форму подводят сверху, снизу сифоном), сбоку– через щелевидный питатель или питатели, расположенные на нескольких уровнях. Для удаления воздуха и газов по полости разъема кокиля прорезают вентиляционные каналы. Отливки из плоскости кокиля Рисунок 14. Конструктивное исполнение кокилей: а - вытряхного; б – с вертикальным разъемом; в – с горизонтальным разъемом. извлекают выталкивателями. Заданный тепловой режим литья обеспечивается системой подогревания и охлаждения кокиля. Все операции технологического процесса механизированы и автоматизированы. Литье в кокиль позволяет сократить, а во многих случаях полностью избежать расхода формовочных и стерневых смесей, трудоемких операций формовки и выбивки форм, повысить точность размеров отливок и уменьшить шероховатость поверхности, снизить в 2 раза объем механической обработки отливок. Литьем в кокиль получают разнообразные отливки с толщиной стенок 3-100мм и массой 0,1-500кг. Этим способом отливают корпуса приборов, деталей двигателей внутреннего сгорания и другие детали из чугуна, стали и сплавов цветных металлов для всех отраслей промышленности. 2.3.6 Литье под давлением Литье под давлением – процесс получения отливок в металлических формах (пресс – формах), при котором заливка расплавленного металла в форму и формирование отливки осуществляется под давлением при интенсивном отводе теплоты от залитого металла, затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивной металлической пресс – форме. Отливку изготовляют на специальных машинах литья под давлением с холодной или горячей камерой прессования. При изготовлении отливок на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования (рис.15,а) порцию расплавленного металла заливают в камеру прессования 1. Пресс-форма состоит из подвижной 4 и неподвижной 3 полуформ; в пресс-форму металл подается под давлением плунжера Полости в отливке получают металлическим стержнем 5. После затвердевания пресс-форма раскрывается и отливка 7 удаляется из полости выталкивателями 6. Машины с холодной камерой прессования применяют для изготовления отливок массой до 45кг. Давление плунжера на расплавленный металл составляет 50-100МПа и более. На машинах с горячей камерой прессования (рис.15,б) камера прессования 2 расположена в обогреваемом тигле 1 с расплавленным металлом. При верхнем положении плунжера 3 через отверстие 4 сплав заполняет камеру прессования. При движении плунжера вниз отверстия перекрываются, сплав под давлением 10-30МПа заполняет полость пресс-формы 5.После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла из канала сливаются в камеру прессования, а отливка удаляется из пресс-формы выталкивателями 6. Такие машины используют при изготовлении отливок из цинковых, алюминиевых и других сплавов массой от нескольких граммов до 25кг. Литье под давлением является высокомеханизированным и автоматизированным процессом. Литье под давлением позволяет получать отливки, максимально приближенные по форме и размерам к готовой детали, дает возможность изготовить сложные тонкостенные отливки с толщиной стенок 0,8-6мм и отверстиями диаметром до 1мм, массой от нескольких граммов до 45кг (корпуса приборов, декоративные изделия, детали двигателей автомобилей). Недостатком этого способа является высокая стоимость, сложность изготовления, ограниченный срок службы пресс-форм, опасность появления трещин в отливках. Рисунок 15. Схемы изготовления отливок на машинах для литья под давлением: а – с холодной камерой прессования; б – с горячей камерой прессования.

Похожие:

	Методическая разработка курс лекций по дисциплине «Техническая документация в путевом хозяйстве» Ярославский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения		Курс лекций Преподаватель Бондаренко А. А. Рыбинск 2001 Типовая информационная технология сбора, передачи, обработки и выдачи информации в централизованных системах обработки данных 17
	Методическая разработка по дисциплине «Организация инновационной деятельности предприятия» Методическая разработка составлена в соответствии с требованиями фгос впо третьего поколения		Курс лекций по дисциплине «основы архивного дела» Составитель: Н. В. Мулина Курс лекций разработан в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Основы архивного дела» для специальности 034702 «Документационное...
	Методическая разработка учебного занятия по дисциплине «Информационные... Методическая разработка предназначена для преподавателей учреждений среднего профессионального образования с целью проведения учебного...		Пояснительная записка Рабочая тетрадь по дисциплине мдк 01. 01 «Технология... Методическая разработка составлена на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям среднего...
	Методическая разработка предназначена для проведения дифференцируемого... Методическая разработка предназначена для проведения дифференцируемого зачета по дисциплине «Английский язык» в учреждении среднего...		Методическая разработка Проведения учебного занятия на тему «Судебное разбирательство» Методическая разработка предназначена для обучающихся специальности 38. 02. 01
	Получение композиционных материалов с использованием фотохромных... Специальность 05. 27. 06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники		Конспект лекций по дисциплине системы обработки экономической информации... Понятие информационная потребность тесно связано с понятием цели и функции управления. Можно сказать, что потребность в информации...