Основные понятия и определения

Утверждаю

Ректор университета

_______________О.Н. Федонин

«____» ___________2017 г.

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

В ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ФОРМАХ

 

Методические указания

К выполнению лабораторной работы № 2

Для студентов очной и заочной формы обучения

Всех направлений подготовки

 

Издание 3-е, переработанное и дополненное

 

 

 

Брянск 2017

 

УДК 622.74

 

Технология конструкционных материалов. Технологический процесс получения отливок в песчано-глинистых формах: методические указания к выполнению лабораторной работы № 2 для студентов для студентов очной и заочной формы обучения всех направлений подготовки. – 3-е перераб. и доп. – Брянск: 2017. - 35 с.

 

Разработали:

А. Я. Шатов

канд. техн. наук, доц.

Е. В. Ковалева

канд. техн. наук, доц.

 

Рекомендовано кафедрой «Триботехническое материаловедение и технологии материалов» БГТУ (протокол № 2 от 28.04.17г.)

 

 

Печатается по изданию: Технологический процесс изготовления отливок: методические указания к выполнению лабораторной работы № 3 для студентов всех форм обучения всех специальностей. – 2-е испр. и доп. – Брянск: 2009.

 

 

Методические указания публикуются в авторской редакции.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Методическое указание основано на разработке доцента кафедры «Технология металлов и металловедение» кандидата технических наук Шатова А.Я. к лабораторной работе №3 «Технологический процесс изготовления отливок».

Лабораторная работа является практической частью раздела «Основы литейного производства» дисциплин «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Технология конструкционных материалов».

Работа предусматривает самостоятельное выполнение каждым студентом индивидуального задания. В процессе выполнения работы студенты приобретают практические навыки разработки технологического процесса получения отливок, изготовления форм и стержней, знакомятся с особенностями их заливки жидким металлом.

Продолжительность работы – 4 часа.

 

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

 

Цель работы - изучение технологии получения отливок в песчано-глинистые формы.

Задачами работы являются:

- освоение основных терминов и определений, используемых в литейном производстве.

- изучение последовательности технологических операций получения отливок.

- освоение методики разработки технологического процесса изготовления отливок и правил графического выполнения элементов литейных форм в соответствии с ГОСТ 3.1125-88 [2].

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Литейное производство – один из старейших и до настоящего времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности (машиностроения, приборостроения и т. д.). Так, в вагоностроении методом литья изготавливают детали автосцепки, боковые рамы тележек грузовых вагонов, пятники, подпятники.

 

Литьё составляет от 40 до 70% общего объема производимых деталей машин. Этот способ позволяет получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации, с необходимыми эксплуатационными свойствами. Масса отливок может меняться от 10 г до 250 т, толщина – от 2 до 500 мм, размеры – от 1 см до 30 м.

Последующая механическая обработка отливок применяется обычно только для достижения их точных размеров и для получения поверхностей с заданным уровнем шероховатости.

Из всех известных способов формообразования (ковка, обработка резанием, сварка, порошковая металлургия и т. д.) литейная технология наиболее эффективна, так как позволяет получать изделия необходимой конфигурации непосредственно из расплава при сравнительно небольших затратах энергии, материалов и труда.

Сущность процесса литья заключается в получении заготовок, называемых отливками, путем заливки расплавленного металла в рабочую полость литейной формы. Под «металлами» в промышленном производстве понимаются как технически чистые металлы, так и металлические сплавы. Отливки, полученные в процессе литья, приобретают конфигурацию и размеры рабочей полости литейной формы. Полученные отливки приобретают конфигурацию и размеры рабочей полости литейной формы.

Литейные формы бывают постоянные и разовые.

Постоянные формы — это металлические формы, их называют кокилями и используют многократно.

Разовые формы предназначены для получения одной отливки и разрушаются при её извлечении. Для изготовления разовых форм используют формовочные смеси, состав которых зависит от способа литья.

Технология получения отливок складывается из следующих основных процессов:

- изготовление литейной формы;

- получение расплавленного металла (расплава);

- заливка расплавленного металла в литейной форму;

- формирование отливки в рабочей полости литейной формы: кристаллизация металла и последующее охлаждение отливки;

- извлечение отливки из формы (способ извлечения зависит от типа литейной формы); обработка отливки:

- обрубка образовавшихся технологических элементов (литников и прибылей), очистка от формовочной смеси.

Литье является наиболее простым и дешевым промышленным способом получения заготовок, в том числе имеющих сложную геометрическую форму.

Выбор способа литья определяется служебным назначением получаемых изделий, производственной программой, экономической целесообразностью, а также требуемой точностью и качеством поверхности отливок.

Наиболее распространенным способом получения отливок является литье в песчано-глинистые формы (ПГФ), при котором используются разовые литейные формы, изготавливаемые из формовочной смеси на основе песка и глины. Данный способ литья позволяет получать отливки широкого диапазона массы и размеров из большинства промышленных литейных сплавов.

Отливка - деталь или заготовка, полученная методом заливки жидкого металла в литейную форму (рис. 1, а).

Литейная форма – устройство (система элементов), изготовленное из металла или из формовочных и стержневых смесей, имеющее полость, полностью соответствующую конфигурации отливки, и систему каналов, по которым жидкий металл поступает в эту полость.

Систему каналов, по которым жидкий металл при заливке из ковша течет в полость литейной формы, называют литниковойсистемой.

Формовочные смеси это сыпучие материалы, состоящие из огнеупорного наполнителя (кварцевого песка), связующего (огнеупорной глины, бентонита) и воды. Различают формовочные смеси: облицовочные, наполнительные и единые. Наполнительные и единые смеси отличаются от облицовочного наличия в них отработанной смеси.

 

а б в г

Рис. 1. Модель и стержень: а – отливка; б – модель; в – стержень;

г – стержневой ящик; 1 – знаки

 

Песчано-глинистые формы изготовляют с использованием моделей.

Моделью называется деталь (часть модельного комплекта), изготовленная из металла, дерева или пластмассы, имеющая конфигурацию отливки и отличающаяся от неё наличием знаковых частей и размерами, увеличенными на величину литейной усадки (рис. 1, б).

Для повышения твердости и прочности формовочной смеси её уплотняют на модели встряхиванием или прессованием. Для облегчения извлечения из формы после уплотнения формовочной смеси модели имеют формовочные уклоны на поверхностях, расположенных вертикально [3]. Формы изготовляют с использованием опок и без опок. Процесс изготовления формы без опок называют безопочной формовкой.

Опока это литая или сварная металлическая рамка, служащая для удержания формовочной смеси при изготовлении формы и её транспортировке.

Для получения отверстий и полостей сложной конфигурации в отливках применяют стержни.

Стержнем называют деталь, изготовленную из металла или стержневой смеси, предназначенную для получения отверстий, внутренних и наружных полостей сложной конфигурации в отливке и имеющую части, непосредственно не соприкасающиеся с жидким металлом (рис. 1, в). Эти части стержня, служащие для установки и фиксации его в полости литейной формы, называют знаковыми частями (рис. 1, 1). Стержни изготовляют в разъемных или вытряхиваемых стержневых ящиках (рис. 1, г).

Стержневые смеси это сыпучие материалы, состоящие из огнеупорного наполнителя (кварцевого песка), связующего (жидкого стекла, синтетических смол и т.п.) и специальных добавок, отличающиеся от формовочных смесей большей огнеупорностью, податливостью и газопроницаемостью.

Модельная плита предназначена для формирования разъемов литейной формы. На ней могут крепиться различные части модельного комплекта, включая модели литниковой системы.

Литниковая система представляет собой систему каналов, обеспечивающих подвод расплава в рабочую полость литейной формы, её заполнение, а также подпитку отливки жидким металлом в процессе формирования.

Для образования литниковой системы в литейной форме используют модели её элементов, основными из которых являются:

- стояк, вертикальный канал, через который производится заливка металла в форму;

- питатели, горизонтальные каналы, обеспечивающие подвод расплава от стояка в рабочую полость формы;

- выпор, вертикальный канал, через который обеспечивается выход воздуха и газов по мере заполнения рабочей полости расплавом;

- шлакоуловители,

На поверхностях детали, шероховатость которых (указанную на чертежах) получить в литом состоянии невозможно, назначают припуски на механическую обработку.

Припуск — это слой металла, удаляемого с отливки в процессе её обработки резанием для получения заданной шероховатости. Припуски согласно ГОСТ 26645-85 [4] устанавливают дифференцированно для каждого конструктивного элемента отливки в зависимости от допусков размеров отливки.

Допуск размеров отливки – разность между наибольшим и наименьшим значениями размеров отливки или между верхним и нижним предельными отклонениями.