Сущность литейного производства. Методы литья

Технологическая схема машиностроительного завода

Тема 11.Основы технологии машиностроения

План лекции

11.1.Технологическая схема машиностроительного завода

11.2. Сущность литейного производства. Методы литья

11.3. Методы обработки металла давлением (прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка)

11.4. Сущность процесса сборки

11.5. Виды и организационные формы процесса сборки

11.6. Пути повышения эффективности сборки

Машиностроение является ведущей отраслью современной промышленности. Значение машиностроения в народном хозяйстве определяется тем, что оно создает один из важнейших элементов производительных сил- орудия труда. В силу разнообразных орудий производства и общественного разделения труда машиностроение подразделяется на отдельные отрасли, из которых главными являются: станкостроение, тяжелое машиностроение, транспортное, энергетическое, сельскохозяйственное, атомное.

В каждой отрасли машиностроения существуют свои специфические технологические методы и приемы, однако в целом для машиностроения характерна общность сырьевых материалов (черные и цветные металлы, их сплавы и идентичность основных технологических принципов превращения их в детали (литье, ковка, штамповка, обработка резанием),а деталей в изделие (сварка, сборка).

В производственных процессах машиностроения используются основные принципы рациональной организации производства.

На машиностроительных заводах различают следующие основные цехи:

v заготовительные: чугунолитейный, сталелитейный, кузнечно-прессовый;

v обрабатывающие: механический, термический;

v выпускающие продукцию: сборочный.

Организация промышленного производства построена по одному из принципов –технологическому, предметному или смешанному. Выше приведенное разделение основных цехов присуще при технологическом принципе организации производства. При предметном принципе организации производства оборудование для изготовления конкретных деталей или сборочных единиц сосредотачивается в отдельных цехах предприятия. При смешанном принципе – в отдельных цехах проводится обработка технологически однородных частей и выполнение однотипных технологических процессов и операций.

В остальном структура машинного производства мало чем отличается от других производств, т.е. есть вспомогательные цехи и побочные цехи, различные службы и хозяйства, органы управления предприятием, которые осуществляют организацию производственного процесса и его контроль, обеспечивают разработку технической документации и технологической оснастки, бухгалтерский учет, сбыт готовой продукции.

Таким образом, машиностроительное предприятие представляет собой совокупность ряда производств, связанных единым технологическим процессом. В зависимости от масштабов производства, возможностей кооперирования с другими предприятиями и от ряда других технико-экономических условий машиностроительный завод либо сам осуществляет весь технологический процесс, т.е. изготовляет все детали машины и производит ее сборку, либо изготовляет лишь основные узлы машины, а детали и полуфабрикаты (литье, поковки) получает с других специализированных предприятий и в своих цехах производит только их обработку и последующую сборку. Технологическая схема машиностроительного завода следующая: сырье и топливо из шихтарных дворов, где их хранят и соответствующим образом подготавливают для производства поступают в литейные цехи, производящие отливки. Полученное литье направляют в механический цех, туда же поступают и заготовки, изготовленные ковкой и штамповкой в кузнечно-прессовом цехе. В механическом цехе производят дальнейшую обработку заготовок резанием на различных металлорежущих станках. Кроме обработки литых и кованных заготовок на металлорежущих станках изготовляют детали из проката. Детали, требующие термической обработки, направляют в термический цех.

Готовые детали из механического цеха направляются в сборочный цех, куда поступают готовые детали их других цехов. Механические и сборочные цехи часто располагаются в одном здании, что сокращает расходы на внутризаводскую транспортировку деталей и узлов. Наиболее распространенными процессами в машиностроении литье, прокатка, волочение и прессование, ковка штамповка сварка, процессы механической обработки (обработка резанием).

Литейным производством называют процессы получения фасонных изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в полученную форму, воспроизводящую форму и размеры будущей детали. После затвердения металла в форме получается отливка, т.е. заготовка или деталь.

В структуре себестоимости литья основную долю составляют затраты на металл (до 80%). Производя технико-экономический анализ литейного производства, особое внимание необходимо обращать на те стадии и элементы технологического процесса, которые непосредственно связаны с возможными потерями металла на угар, разбрызгивание, брак и т.д.. Себестоимость литья зависит от объема производства, уровня механизации и автоматизации технологических процессов.

При всем разнообразии приемов литья, сложившихся за длительный период развития его технологии- принципиальная схема технологического процесса литья практически не изменилась и включает 4 основных этапа:

1.Плавка металла.

2.Изготовление формы и стержней.

3.Заливка жидкого металла в форму.

4.Извлечение затвердевшей отливки из формы.

Преимущества литейного производства:

v возможность получения сложных тонкостенных отливок при рациональном использовании металла;

v низкая себестоимость продукции;

v относительная простота получения отливок.

Недостатки литейного производства:

ü низкая производительность труда;

ü неоднородность состава и пониженная плотность материала заготовок.

Существуют следующие способы литья:

◭ литье в разовые песчано-глинистые формы (земляные);

◭ литье в кокиль(постоянные металлические формы);

◭ литье под давлением;

◭ центробежный способ литья;

◭ литье по выплавляемым моделям;

◭ литье в оболочковые формы или корковое литье;

◭ литье в тонкостенные разовые формы;

◭ электрошлаковое литье.

Все вышеперечисленные способы литья, кроме литья в земляные формы, называются специальными способами литья. Отливки широко применяются в машиностроении, металлургии, строительстве.

Наиболее распространенный и относительно простой способ литья- литье в разовые песчано-глинистые формы. Этим методом получают до 80% отливок. Песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям. Крупные отливки изготовляют в почве, мелкие- в опочных формах.

Технологический процесс производства отливок в опочных формах состоит из трех стадий: подготовительной, основной (рис. 11.2.1) и заключительной.

В подготовительную стадию входит конструирование и изготовление модельной оснастки.

Приготовление формовочной смеси		Приготовление стержневой смеси		Плавка литейного сплава
Изготовление полуформы		Изготовление стержней		Разливка в ковш
Сушка полуформы		Сушка стержней
	Сборка формы
	Заливка формы
	Выбивка форм (извлечение отливок)
		Очистка и обрубка отливок

Рис.11.2.1 Технологический процесс основного производства отливок в опочных формах.

Заключительная стадия-это контроль качества отливок. В результате проверки годные отливки поступают на термообработку и окраску. Бракованные отливки подлежат сортировке: на отливки, подлежащие исправлению и отливки представляющие окончательный брак. Исправленные отливки поступают на термообработку и окраску, а окончательный брак поступает на плавку.

Технологический процесс основного производства отливок изображен на рис.11.2.1

Модели изготовляют из дерева, пластмассы или металла, которые изготавливают в модельных цехах. Для того, чтобы модели легко извлекались из формы, их делают разъемными. Модель сообщает форме только наружные очертания будущей детали. Для получения отливок с отверстиями на моделях в соответствующих местах предусматривают выступы-стержневые знаки, которые оставляют в форме отпечатки для установления стержней. Место, занимаемое в форме стержней, не заполняется металлом и в отливке после удаления стержня образуется отверстие. Для заливки жидкого металла устраивают систему каналов- литниковую систему, которая служит также для задержки шлака и выхода воздуха из полости формы.

В качестве основного формовочного материала для приготовления формовочной и стержневой смеси применяются кварцевые пески определенной зернистости и жароупорности.

К вспомогательным материалам относятся крепители (олифа, льняное масло), служащие для придания прочности стержневой смеси; связующие вещества (увлажненная глина, жидкое стекло, декстрин); вещества, увеличивающие газопроницаемость смеси (опилки и торфяная крошка); противопригарные материал-графит; каменноугольная пыль.

Основная операция в технологическом процессе изготовления отливок-формовка, т.е. наполнение опок формовочной смесью и наполнение стержней стержневой смесью, а также уплотнение смеси. Это сложная и трудоемкая операция. В условиях массового и крупносерийного производства мелких и средних по массе отливок применяется машинная формовка, ручная формовка находит применение в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а также при производстве крупных отливок. Сущность машинной формовки заключается в механизации основных операций- наполнения опок формовочной смесью, уплотнения смеси и удаления моделей из форм.

После затвердения и охлаждения до определенной температуры, при которой отливки приобретают достаточную механическую прочность, производится выбивка из форм; стержни выбиваются позднее, после дополнительного охлаждения отливок.

Сущность процесса выбивки заключается в разрушении формы и освобождения отливок от окружающей их формовочной смеси. В современных литейных цехах процесс выбивки механизирован.

После выбивки производится обрубка и очистка отливок. Обрубка заключается в отделении от отливок прибылей, выпоров и заливов. Эта тяжелая операция, трудно поддается механизации и осуществляется с помощью пневматических зубил, ленточных пил, газовой резки.

Очистка заключается в удалении пригара формовочной земли, мелких заусениц. Перед отправкой в механические цехи стальные отливки подвергаются термической обработке: отжигу или нормализации для снятия внутренних напряжений и измельчения зерна металла.

Специальные способы литья имеют ряд преимуществ:

1. Отливки более точных размеров с хорошим качеством поверхности;

2. Уменьшается расход металла и трудоемкость механической обработки;

3. Повышаются механические свойства отливок и уменьшаются потери от брака;

4. Значительно снижается или исключается расход формовочного материала;

5. Сокращаются производственные площади;

6. Повышается производительность труда и улучшаются санитарно-гигиенические условия.

7. Большинство операций легко поддаются механизации и автоматизации.

Экономическая целесообразность замены литья в разовые песчано—глинистые формы тем или иным специальным способом зависит от масштаба производства, формы и размеров отливок, применяемых литейных сплавов. Она определяется на основе тщательного технико-экономического анализа всех затрат, связанных с новым техногическим процессом.