Преимущества и недостатки литейного производства перед другими методами получения заготовок деталей машин.
Тема 1.1. Понятие о процессах получения литых заготовок
Раздел 1. Основы литейного производства
Вопросы:
1. Сущность литейного производства, продукция и области ее применения.
4. Литейное производство на современном этапе, перспективы развития.
1. Процесс получения заготовок деталей машин и других изделий методом литья называют литейным производством.
Сущность производства литых изделий заключается в изготовлении формы, которую заполняют жидким металлом. После затвердевания металл принимает очертания и размеры формы и называется отливкой.
Технологический процесс получения отливок состоит из большого числа отдельных процессов: изготовления модели, приготовления формовочных и стержневых смесей, изготовления стержней и литейных форм, сборки литейных форм, расплавления металла, заливки металла в формы и затвердевания отливки, освобождения затвердевшей отливки из формы, обрубки и очистки литья, контроля качества отливки. Каждый из них непрерывно развивается и совершенствуется.
|
|
Существуют следующие способы фасонного литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям (литье в разовые формы), в кокиль, на машинах под давлением, центробежное (литье в постоянные формы) и др. Все способы фасонного литья, кроме литья в песчаные формы, называются специальными способами литья. Наиболее широкое применение имеет литье в песчаные формы. Однако чистота поверхности и точность этих отливок в большинстве случаев не удовлетворяет требованиям современного машиностроения. Поэтому с каждым годом получают все большее применение специальные способы литья, позволяющие получать отливки повышенной точности, с минимальным объемом механической обработки и с чистой гладкой поверхностью, не требующей дальнейшей обработки.
В литейном производстве применяется очень много различных сплавов на основе железа (сталь и чугун), алюминия, магния, меди, цинка, кобальта, никеля, титана и других металлов. Наиболее широко используются чугун и сталь. Сплавы, применяемые в литейном производстве, отличаются по составу, температуре плавления, вязкости в жидком состоянии, химической активности, прочности и пластичности в твердом состоянии и по многим другим свойствам. В настоящее время ведут успешные разработки новых сплавов, которые обладали бы повышенной прочностью, а также другими свойствами в зависимости от специфики работы машин.
Отливки широко применяют в машиностроении, металлургии, строительстве. Литые детали в среднем составляют примерно половину массы машин и механизмов, поэтому литейное производство считается основной заготовительной базой машиностроения.
|
|
Удельный вес литья в металлорежущих станках равен 80%, в текстильных машинах 72%, в прокатных станах 68%, в тракторах 58%, в паровых машинах 55%, в электропроводах 26%. Литые детали стоят значительно дешевле деталей, изготовленных другими способами, причем отливки могут быть сложной конфигурации из любых сплавов.
2. Литье является важным и экономически выгодным способом производства. Во многих случаях литье – единственный способ изготовления нужных деталей. Особенно это проявляется в тех случаях, когда требуется изготовить детали больших размеров и массы, а также сложной конфигурации. Кроме того, малопластичные сплавы, например такие, как чугун, которые не поддаются обработке давлением (ковке, штамповке и др.), с успехом используют для производства фасонных отливок. Методом литья можно изготовлять изделия сложной конфигурации, которые при помощи других видов обработки – ковки, штамповки, сварки – получить или значительно труднее, или невозможно. Стоимость литой детали в большинстве случаев оказывается ниже стоимости аналогичной детали, изготовленной другими методами. Вес отливки может быть самым различным – от нескольких граммов (детали приборов) до сотен тонн (станины станков).
3. История литейного производства уходит в глубокую древность. Известны отливки из бронзы, полученные в третьем тысячелетии до н. э. Позднее научились изготовлять отливки из чугуна, а из стали – только в XIX в. Отливки из алюминиевых сплавов начали изготовлять в XX в. Русский мастер-литейщик Андрей Чохов в 1586 г. отлил из бронзы царь-пушку массой около 39 т, а Михаил Моторин в 1735 г. отлил из бронзы знаменитый царь-колокол массой около 200 т. В 1973 г. на Ижорском заводе в Ленинграде из легированной стали отлили сложную заготовку массой 230 т для вала турбогенератора мощностью 1200000 кВт.
4. По мере роста технических достижений в области литейного производства непрерывно повышается качество получаемых отливок, их прочность, а также точность и чистота поверхности. Если совсем недавно предел прочности при растяжении лучших (углеродистых) сталей для отливок не превышал 35…50 кг/мм2 (343…490 МН/м2), а серого чугуна 10…12 кг/мм2 (98…116 МН/м2) (при удлинении 0,1%), то в настоящее время для литых деталей разработаны качественные и специальные стали, которые после определенной термической обработки имеют предел прочности при растяжении свыше 200 кг/мм2 (1960 МН/м2), а высокопрочные чугуны от 45 до 100 кг/мм2 (980 МН/м2) и удлинении от 2 до 20%. Разработаны дешевые новые марки стали более простого состава, заменяющие дорогостоящие высоколегированные стали.
Важнейшее направление в организации литейного производства – специализация. Специализированные литейные заводы и цехи выпускают отливки определенного вида, например, изложницы, трубы водопроводные и канализационные, радиаторы, вагонные колеса, поршневые кольца и т. д.
Перед литейным производством стоит задача получения отливок с максимальным приближением к окончательному виду детали или изделия с таким расчетом, чтобы наиболее трудоемкую операцию механической обработки можно было ограничить лишь чистовой отделкой и шлифованием. Это можно достигнуть усовершенствованием и внедрением специальных способов литья (в кокиль, литье под давлением, центробежное литье, литье по выплавляемым моделям, в оболочковые формы) и др.