Технологическое оборудование литейных цехов

Содержание

Технологическое оборудование литейных цехов

Значение литейного производства, этапы его развития. Характеристика печей для выплавки цветных металлов и сплавов, их классификация. Основные аспекты технологических операций. Особенности пламенных и электрических видов, их преимущества и недостатки.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	09.09.2009
Размер файла	8,0 M

посмотреть текст работы

скачать работу можно здесь

полная информация о работе

весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Печи для выплавки цветных металлов

2. Классификация плавильных печей

3. Пламенные печи

4. Электрические печи

5. Особенности плавки цветных металлов и сплавов

Литейное производство — одно из древнейших ремёсел, освоенных человечеством. Первым литейным материалом была бронза. В древности бронзы представляли собой сложные сплавы на основе меди с добавками олова (5-7 %), цинка (3-5 %), сурьмы и свинца(1-3%) с примесями мышьяка, серы, серебра (десятые доли процента). Зарождение выплавки бронзы и получения из нее литых изделий (оружия, украшения, посуды и др.) в разных регионах относится к 3—7 тысячелетию до н. э. По-видимому, почти одновременно была освоена плавка самородных серебра, золота и их сплавов. На территории, где жили восточные славяне, развитое литейное ремесло появилось в первых веках н. э.

Большой шаг вперед в развитии бронзового литья был сделан, когда началось литье колоколов и пушек (XV—XVI вв.). Широко известно мастерство и искусство русских умельцев, изготовивших уникальные бронзовые отливки — «Царь-пушку» массой 40 т (Андрей Чохов, 1586 г.), и «Царь-колокол» массой 200 т (Иван и Михаил Моторины, 1736 г.).

Следующий этап развития литейного производства цветных металлов и сплавов начался примерно с 1910—1920 гг., когда были разработаны новые сплавы, прежде всего на основе алюминия и несколько позже на основе магния. Одновременно началось освоение фасонного и заготовительного литья из специальных бронз и латуней — алюминиевых, кремниевых, марганцевых, никелевых, а также освоение производства слитков из никеля и его сплавов. В 1920—1930 гг. создаются цинковые сплавы для литья под давлением. В 1930—1940 гг. получает развитие фасонное литье из никелевых сплавов. Период 1950—1970 гг. был ознаменован разработкой технологии плавки и литья титана и его сплавов, урана и других радиоактивных металлов, циркония и сплавов на его основе, молибдена, вольфрама, хрома, ниобия, бериллия и редкоземельных металлов.

Освоение новых сплавов потребовало коренной перестройки технологии плавки и плавильного оборудования, применения новых формовочных материалов и новых способов изготовления форм. Массовый характер производства способствовал разработке новых принципов организации производства, основанных на широкой механизации и автоматизации процессов изготовления форм и стержней, плавки, заливки форм, обработки отливок.

Начиная с 1920—1930 гг. для плавки цветных [металлов и сплавов широко применяют электрические печи — сопротивления, индукционные канальные и тигельные. Плавка тугоплавких металлов практически оказалась возможной только при использовании дугового разряда в вакууме и электронно-лучевого нагрева. В настоящее время идет освоение плазменной плавки, на очереди — плавка лазерным лучом.

1. Печи для выплавки цветных металлов

Плавкой называют комплекс физико-химических процессов, протекающих в плавильных печах при переработке заранее подготовленных материалов. Целью плавки является получение при определённой температуре сплава в жидком состоянии заданного химического состава, обладающего необходимыми литейными свойствами.

Технология плавки содержит различные операции, проводимые в течение времени, регламентируемого типом плавильной печи, ее вместимостью и составом сплава.

Процесс плавки целесообразно рассматривать, применяя метод системного анализа. Системами объекта является вход, операции процесса, выход и обратная связь (рис.1)

Вход состоит из обрабатываемого материала и оборудования, на котором обработка осуществляется. И то и другое вместе составляют процесс. Для осуществления плавки необходимо два основных элемента, образующих процессор: рабочее пространство плавильной печи и источник генерации тепловой энергии. Выход — результат процесса. Процесс (операции) превращает вход в выход.

Все процессы плавки цветных сплавов моно подразделить на монопроцессы и полипроцессы (рис.2)

Характерной особенностью монопроцесса, наиболее распространенного при литье цветных сплавов, является осуществление всех операций плавки в одной плавильной печи. Полипроцессная плавка или доводка металла осуществляется постадийно в двух или нескольких плавильных печах или установках. Полипроцессы применяют в крупносерийном и массовом производстве отливок и особенно при очень высоких требованиях к сплавам по наличию в них вредных примесей.

Параметрами процесса плавки является температура и давление, которые зависят от типа плавильного агрегата и назначения (химического состава) сплава. Температурные интервалы ( 0 С) плавки цветных сплавов на основе: магния — 650 — 720, алюминия — 720 — 780,меди — 1000 — 1250, никеля — 1400 — 1650.

2. Классификация плавильных печей

По виду используемой для плавки сплавов энергии плавильные печи подразделяют на пламенные и электрические. Пламенные печи (рис.3) подразделяют на тигельные (Т), отражательные (О).

а — тигельная; б — отражательная

В электрических печах электроэнергия преобразуется в тепловую энергию, которая передаётся в рабочую камеру с помещёнными в ней нагреваемыми материалами. Электрические печи классифицируют по способу преобразования электрической энергии в тепловую и передачи ее к нагреваемым материалам. Различают печи (рис.4 и 5):сопротивления, индукционные, электродуговые, плазменные, электрошлаковые, электронно — лучевые.

Печи сопротивления применяются для плавки свинцовых, оловянных, цинковых, магниевых и алюминиевых сплавов.

В индукционных плавильных печах нагревают электропроводящие материалы, помещая их в переменное электромагнитное поле. По конструктивному исполнению индукционные печи подразделяют на тигельные и канальные.

Электродуговые печи по принципу передачи тепла подразделяют на печи косвенного и непосредственного нагрева.

Рис.4. Схемы Электрических плавильных печей сопротивления и индукционных:

а — тигельная; б — отражательная; в — индукционная тигельная; г — индукционная — канальная.

В печах косвенного нагрева теплота передается излучением непосредственно от дуг футеровки (ри.5,а). В печах непосредственного нагрева — от дуги (рис. 5, в и г).

В основу электронно — лучевого переплава (ЭЛП) металлов положен принцип преобразования электрической энергии в тепловую вследствие бомбардировки поверхности металла потоком свободных электронов. Для осуществления ЭЛП необходимо иметь герметичную камеру, в котором создается вакуум , поток свободных электронов и ускоряющее электрическое поле. Имеются различные технологические схемы ЭЛП (рис. 5,д, е, и).

Среди разнообразных схем, предлагаемых для плавки металла с помощью плазмы, наиболее перспективным является переплав в плазменно — дуговых печах (ПДП), которые могут работать на постоянном и переменном токе. ПДП в основном применят двух типов: для переплава с кристаллизацией металла в водоохлаждаемом кристаллизаторе (рис. 5, и)

Рис.5. Схемы специальных конструкций электрических плавильных печей:

а — электродуговой косвенного действия; б и в — электродуговых для плавки соответственно в гарнисажном тигле и водоохлаждаемом кристаллизаторе; г — электрошлаковой печи; д и е — электронно-лучевой для плавки соответственно в водоохлаждаемом кристаллизаторе и тигле; ж, з, и — плазменные для плавки соответственно в огнеупорной камере, водоохлаждаемом кристаллизаторе и тигле.

3. Пламенные печи

В тигельных плавильных печах предусматривают графитовые, графито — шамотные, литые, чугунные или сварные стальные тигли, в которых расплавляют шихтовые материалы и доводят сплавы до заданного химического состава.

Стационарные и поворотные тигельные печи применяют для плавки, выдержки и подогрева оловянных, свинцовых, цинковых, магниевых, алюминиевых и медных сплавов.

Преимущества тигельных печей:

— простота конструкции, надежность в эксплуатации.

— хорошая маневренность при переходе от плавки сплава одного химического состава к сплаву с другим составом.

— удобство проведения различных технологических операций (легирования, рафинирования, дегазации, модифицирования).

— отсутствие контакта с продуктами сжигания топлива, что обеспечивает минимальный угар компонентов сплава и снижает возможность перехода вредных газообразных примесей в металл.

— возможность применения для разливки металла отдельными порциями дозаторов, манипуляторов, роботов.

Недостатки тигельных печей:

— малая вместимость (100 — 500 кг.), невысокая производительность, повышенный расход топлива.

— неудобство в разливки металла, в случае необходимости вынимать тигель из печи или производить разбор разливочной ложкой( небольшим ковшом), что не только удлиняет продолжительность разливки, но и ухудшает качество металла ( особенно последних порций),а следовательно и отливок.

В качестве топлива применяют, как правило газ, реже — мазут. Для сжигания газа применяют горелки низкого давления.

Для плавки магниевых сплавов применяют стальные тигли; для плавки оловянных, свинцовых, алюминиевых сплавов — чугунные; для плавки медных и алюминиевых сплавов — графитошамотные.

Недостатком металлических тиглей является растворение железа во время плавки и перехода его в состав сплава, что ухудшает качество сплава. С целью предотвращения этого процесса внутреннюю поверхность тиглей и плавильного инструмента окрашивают или обмазывают специальными составами.

Для пламенных отражательных печей характерны повышенная вместительность (до 12 — 15т.) и производительность, возможность использования крупногабаритной шихты при механизированной загрузке, простота обслуживания.

Эти печи применяют для плавки алюминиевых, реже магниевых и медных сплавов в цехах фасонного литья с большим годовым выпуском и в цехах заготовительного производства.

4. Электрические печи

Печи сопротивления.

Тигельные электропечи сопротивления используют для плавки алюминиевых сплавов, масса получаемого сплава до 250 кг. Эти печи применяют как плавильно-раздаточные для поддержания температуры расплава перед заливкой в кокиль или другие формы, рафинирования и модифицирования сплавов.

Электропечи САТ (рис.6) предназначены для рабочей температуры до 800 0 С; работают на промышленной частоте 50 Гц; средний удельный расход электроэнергии 0,45 — 0,60 кВт . ч/кг; КПД печи 0,50 — 0,55.

В камерных электропечах сопротивления САК применяют металлические и карборундовые нагреватели; в электропечах — миксерах САКМ — проволочные нихромовые. Эти печи работают на токе частотой 50 Гц, обеспечивая температуру 750 — 800 0 С; расход электроэнергии 0,60 — 0,65 кВт . ч/кг.

Рис.6. Электропечь сопротивления САТ 0,16-И2

1-Нагреватели; 2 и 6 -термопары; 3-тигель; 4 — футеровка; 5 — кожух; 7 -крышка.

В отражательных печах сопротивления нагрев шихтовых материалов и ванны расплавленного металла осуществляется нагревательными элементами, расположенными у свода печей. После готовности металл сливают, наклоняя печь.

Наибольшее применение в производстве слитков из цветных металлов получили индукционные печи с железным сердечником.

Индукционные печи бывают:

— однофазные (для сплавов на медной основе), емкостью 600кг., мощность до 200квт., производительность до 20т/сутки. Рис.7

— двухфазные, мощностью до 370квт., производительность до 30т/сутки.

— трехфазные, мощностью до 900квт, производительность свыше 60тсутки. Рис.8

Число фаз определяется мощностью или объемом печи.

Рис.7 Однофазная одноканальная печь для плавки сплавов на медной основе емкостью до 600кг.

1 — рабочая камера; 2 — канал; 3 — сердечник.

Преимущества индукционных печей:

— электрическая энергия передается непосредственно в нагреваемый металл, что значительно увеличивает скорость нагрева по сравнению с печами косвенного действия, в которых нагревается только поверхность материала;

— достигаемая температура металла лимитируется только огнеупорностью футеровкой печи;

— упрощается конструкция печей;

— возникающие в расплаве электродинамические усилия вызывают циркуляцию металла в тигле, что ускорят процесс плавки и способствует получению металла со стабильными свойствами;

— высокая производительность труда, хорошие санитарно — гигиенические и экологические условия производства.

По принципу действия индукционные печи подразделяют на две группы:

— печи с замкнутым магнитопроводом (канальные печи с закрытым и открытым каналом, в которой роль вторичной катушки играет короткозамкнутый канал, заполненный жидким металлом).

Рис.8 Трехфазная индукционная печь для плавки цветных металлов.

1-токоподвод; 2-установка вентилятора; 3- рабочая площадка; 4- крышка; 5-концевые выключатели; 6-плунжер.

— без замкнутого магнитопровода (тигельные печи — открытые и вакуумные)

Индукционные плавильные канальные печи для плавки цветных металлов и сплавов работают на частоте 50 Гц; тигельные — на частоте 50 -1000 Гц. Такие печи применяют для плавки цинка, алюминия, меди и сплавов на их основе.

Для непрерывной работы целесообразно использовать — канальные печи, а для периодической работы и при изменении химического состава сплава — тигельные.

Индукционные канальные печи. В соответствии с ГОСТ 10487 — 75 индукционные канальные печи (ИКП) используют для плавки: алюминия и его сплавов (печи ИАК); меди и её сплавов — латуней ИЛК. На (рис.9) показана индукционная канальная печь емкостью 600кг для плавки латуней.

Рис. 9 Индукционная канальная печь ИЛК -0,6

1 — загрузочное окно; 2- ванна; 3 — индукционная единица; 4 — канал; 5 — индуктор; 6 — магнитопровод; 7 — воздушное охлаждение футеровки канала; 8 -токоподвод к индуктору; 9 — ось поворота печи; 10 — сливной носок.

Для повышения стойкости футеровки при эксплуатации ИКП не рекомендуется использовать загрязненные шихтовые материалы, стружку, сплавы на медной основе в состав которых входят свинец и олово. При перерывах в работе печи в канале должен быть остаток металла для создания замкнутой вторичной цепи.

Индукционные тигельные печи для плавки цветных сплавов на основе алюминия, магния, меди и никеля независимо от химического состава выплавляемого сплава имеют одинаковые конструкционные узлы и отличаются, в основном, производительностью и мощностью электрооборудования.

На (рис. 10) приведена индукционная тигельная печь для плавки алюминиевых сплавов емкостью 2,5 т. Набивной тигель печи расположен внутри индуктора, который выполнен из медной трубки, имеет электрическую изоляцию витков друг от друга и охлаждается водой. Для уменьшения тепловых потерь тигель закрывается футерованной крышкой. Печи для плавки алюминиевых сплавов питаются током промышленной или повышенной (500 период/с) частоты

Рис.10 Индукционная тигельная печь ИАТ -2,5

1-каркас; 2- тигель; 3- индуктор; 4-ось поворота печи; 5-сливной носок; 6-крышка; 7-токоподвод к индуктору

Электропечи работают по принципу трансформатора, у которого первичной обмоткой является водоохлаждаемый индуктор, а вторичной обмоткой и одновременно нагрузкой — находящийся в тигле металл.

Электропечь, снабженную комплектом оборудования, необходимым для её работы, называют индукционной установкой или комплексом. Индуктор печи представляет собой многовитковую водоохлаждаемую катушку, выполненную из прямоугольной медной трубки.

Для защиты металлоконструкций от полей рассеяния снаружи индуктора предусматривают магнитопроводы, набранные из листов трансформаторной стали.

На всех печах и особенно на печах вместимостью, больше 1 тонны, для уменьшения потерь теплоты излучением во время плавки тигель закрывают футерованной крышкой.

Тигли для плавки алюминиевых сплавов изготавливают набивкой и спеканием шамотно — кварцитовой массы (основа AL₂O₃ и SIO₂₎ или из жаростойкого бетона (тонкомолотый магнезит, шамотный заполнитель и жидкое стекло).

Для плавки магниевых сплавов применяют печи со стальными сварными или литыми тиглями и крышками специальной конструкции. В печи с такой крышкой можно вести плавку в нейтральной защитной среде.

Печи для плавки медных сплавов футеруют высокоглиноземистой или кварцитовой массой.

Замену тиглей проводят при износе стенок в любом месте на 30% во избежание выхода из строя индуктора и выброса металла из печи. Состояние тиглей контролируют визуально.

Стойкость тигля зависит от способа загрузки, периодичности чистки и проведения мелкого ремонта, а также от соблюдения технологии изготовления тигля и плавки металла.

Индукционные вакуумные плавильные электропечи. Соответствующий ГОСТ устанавливает следующие типы и номинальные вместимости (т) электропечей: ИМВ (для плавки меди и её сплавов); ИАВ (для плавки алюминия и его сплавов).

По способу нагрева печи подразделяют: по воздействию на металл — на печи прямого и косвенного; по характеру работы — на периодического и полунепрерывного действия.

В индукционных вакуумных печах прямого нагрева токи индуктируются непосредственно в шихтовый материал, а в печах косвенного нагрева — во вспомогательном нагревателе (муфеле), который устанавливают между индуктором и шихтовыми материалами.

В индукционных вакуумных печах периодического действия расплавление металла и дегазацию проводят под вакуумом; разливку — либо под вакуумом, либо в среде нейтрального газа; завалку шихты, установку и удаление изложниц (форм), зачистку и подготовку тигля при открытой плавильной камере.

Емкость поворотных печей для плавки цветных металлов с разливкой в изложницу (форму) не превышает 100 — 200 кг. Печи снабжены маломощными откачными системами из-за сложности сопряжения поворотного кожуха печи с вакуумной системой.

Печи с наклоняющимся тиглем внутри неподвижного кожуха представляют собой стационарную вакуумную камеру, внутри которой вмонтирован индуктор. Вместимость печей достигает нескольких тонн.

Недостаток печей — вынужденный простой при необходимости откачки печей во время охлаждения отливок и перед началом плавки.

В печах полунепрерывного действия рабочий цикл происходит без нарушения вакуума в плавильной камере. Печи полунепрерывного действия состоят из тигля, наклоняющегося внутри неподвижного кожуха, плавильной камеры, камеры для загрузки шихты и форм. Количество плавок зависит от стойкости тигля. Применяются печи для получения электродов и фасонных отливок методом точного литья по выплавляемым моделям. В печах предусмотрены устройства для ввода присадок, взятия проб металла, пробивки “мостов”, чистки тигля, измерения температуры без нарушения вакуума в плавильной камере. Для подогрева шихты, форм или изложниц соответствующие камеры оснащены нагревателями.

В поворотных печах полунепрерывного действия металл сливают через промежуточный желоб поворотом плавильной камеры. Камеры для заливки металла сменные, что позволяет производить заливку металла в изложницы методом непрерывного литья, в стационарные формы — методом точного литья, методом центробежного литья.

Недостатком индукционных вакуумных печей полунепрерывного действия является наличие промежуточного желоба, который служит источником дополнительных загрязнений разливаемого металла.

Футеровка индукционных вакуумных печей должна удовлетворять следующим требованиям: обладать упругостью пара составляющих при рабочих температурах, минимальным газовыделением, не образовывать летучих, легко диссоциирующих соединений.

При плавке меди в вакуумных печах для набивки тиглей применяют: 99% белого электрокорунда и 1% буры; в верхней слой футеровки тигля добавляют 4% жидкого стекла.

Для получения меди высокой чистоты, тигли изготавливают набивкой из малозольного графита ГМЗ — МТ.

Тигли для плавки алюминиевых сплавов изготавливают набивкой из жаростойкого бетона с массовыми долями компонентов, %: тонкостенного магнезита 28,8; шамотной крошки фракции 0,15 — 0,5 мм 25,0; шамотной крошки фракции 5 — 10 мм 30,0; кремнефтористого натрия 1,2; жидкого стекла плотностью 1,36 — 1,38 г/см 3 15,0. Обжигают бетон при 800 — 900 0 С.

Тигли для плавки сплавов на никелевой основе изготавливают из смеси, содержащей, % (масс. доля): магнезитового порошка 60 — 70; электрокорунда или глинозема 30 — 40 ; диоксида циркония 5 и оксида титана 2. Смесь плавят в дуговых печах, после охлаждения размалывают и разделяют на фракции с размером зерен 1 — 5 мм и менее 1мм, затем смешивают в пропорции 50:50 и вводят, % (масс. доля): борной кислоты 0,7 — 1,2; воды 3 — 4 . Для плавки верхнего слоя тигля в массу добавляют жидкое стекло; прокалку, проводят при 1400 0 С.

Для плавки цветных сплавов широко применяют вставные графитовые тигли. Зазор между тиглем и индуктором заполняют теплоизоляционным порошком, уплотняемым трамбовкой.

Применение готовых тиглей сокращает ремонтные простои, однако эти тигли недостаточно прочны.

Дуговые печи. По способу нагрева различают следующие дуговые электропечи: прямого нагрева, косвенного, смешанного, плазменного и оптического.

В печах прямого нагрева — дуга горит между электродом и нагреваемым теплом; в печах косвенного нагрева — между электродами (тепло к нагреваемому телу передается излучением от дуги и футеровки, нагреваемой дугой).

В печах смешанного нагрева дуга горит между электродом и нагреваемым телом, но значительное количество тепловой энергии выделяются в нагреваемом теле с большим электрическим сопротивлением.

При плазменном нагреве основное количество теплоты выделяется в столбе плазменной дуги.

Особым видом нагрева является оптический дуговой нагрев, когда теплота от дуги, горящей между электродами, передаётся к нагреваемому веществу с помощью оптических систем.

При производстве отливок из цветных металлов и сплавов дуговые электропечи применяют для плавки и выдержки (в качестве миксеров) металла.

Дуговые однофазные печи (ДМК) косвенного нагрева применяют для плавки меди и ее сплавов (бронз, латуней). Расплавление и перегрев металла в печах проводят независимой дугой, питающейся однофазовым трансформатором, переменным током от специального трансформатора.

Продолжительность расплавления 30 — 60 мин.; угар металла 6 — 7 %.

Печь состоит из стального цилиндрического кожуха, футерованного шамотным кирпичом. В торцовых стенках имеются отверстия для вода графитовых электродов, между которыми зажигается дуга. Для перемешивания металла и выравнивания температуры печь в процессе плавки непрерывно покачивается.

Плазменные печи. Плазменно-дуговые и плазменно-индукционные печи применяют для получения слитков и отливок из медных и никелевых сплавов.

В плазменно-дуговых печах низкотемпературная плазма является независимым источником тепла, что позволяет проводить плавку из компактной шихты. Плазменно-индукционные печи дополнительно оборудуют плазменной приставкой.

5. Особенности плавки цветных металлов и сплавов

По характеру взаимодействия с кислородом цветные металлы и сплавы подразделяют на три группы. К первой относятся металлы, заметно не растворяющие кислород (алюминий, магний, цинк и их сплавы). Пленки оксидов этих металлов резко понижают пластические свойства отливок. Поэтому необходимо предотвращать попадание плен в металл при заливке и стремится к минимальному перемешиванию поверхности зеркала металла.

Ко второй группе относятся металлы, образующие с кислородом область жидких растворов (медь, никель, титан, хром, серебро и сплавы на их основе). Плавка этих металлов и сплавов требует специальной защиты зеркала металла от кислорода и специальных технологических приемов для его удаления.

Третью группу составляют металлы, не взаимодействующие с кислородом и не требующие защиты от него (золото и платина).

Легколетучие компоненты, как правило, вводят в сплав в последнюю очередь, а сплав готовят в закрытых печах или под слоем покровного флюса. Не допускается также взаимодействие сплава с футеровкой плавильной печи. Магниевые сплавы способны восстанавливать кремний из оксидов; такой же процесс характерен для алюминиевых сплавов. Медь, и олово не восстанавливают кремний из SiO₂, однако при получении медных сплавов, содержащих хром, титан или цирконий, необходимо использовать магнезитовую футеровку из-за способности этих металлов восстанавливать кремний. Помимо химических реакций восстановления возможны и другие реакции, например, растворение графитовых тиглей, «металлизация» футеровки, образование легкоплавких соединений и т.д.

Алюминиевые сплавы.

В зависимости от видов сырья, масштабов и специфики производства для плавки алюминиевых сплавов применяют в основном тигельные, отражательные и индукционные печи. Универсальными являются пламенные отражательные печи, в которых можно плавить практически любое сырьё: свежий чушковый металл, крупнокусковой лом и стружку. Наиболее распространены двухкамерные печи, состоящие из плавильной камеры и копильника и обогреваемые газообразным топливом. Емкость печей от 10 до 50 тонн, а иногда и более Рациональным огнеупорным материалом для их футеровки является магнезит. Широко применяют также шамот как наиболее доступный и дешевый материал.

Алюминиевые сплавы легко окисляются при расплавлении, насыщаются водородом и другими неметаллическими включениями.

Основные окислители — кислород и пары воды. В зависимости от температуры, парциального давления кислорода и паров воды, а также кинетических условий взаимодействия при окислении образуется оксид алюминия (AL ₂O₃) и субоксиды (AL₂ O и ALO).

Порядок загрузки шихтовых материалов: чушковый алюминий, крупногабаритные отходы литейных и механических цехов (литники, некачественные отливки, брикетизированная стружка и т.п.), переплав, лигатуры (чистые металлы). Компонент шихты вводят в жидкий металл при температуре, 0 С: 730 (не выше) — стружку и мелкий лом;740 — 750 медь; 700 -740 кремний; 700 — 740 лигатуры. Цинк загружают перед магнием к концу плавки. Температуру нагрева литейных алюминиевых сплавов не должна превышать 800 — 830 0 С.

Обязательной операцией является рафинирование от неметаллических включений и растворенного водорода.

Основным источником водорода являются пары воды, оксидные пленки на шихтовых материалах, легирующие элементы и лигатуры. Максимальная скорость плавки и минимальная длительность выдержки расплава в печи перед разливкой способствуют повышению его чистоты.

Уменьшение компактности и увеличение удельной поверхности шихтовых материалов оказывают существенное влияние на степень загрязнения алюминиевых сплавов неметаллическими включениями и водородом.

Магниевые сплавы.

При плавки необходимо защищать эти сплавы от окисления и насыщения водородом, так как это приводит образованию микропористости в оливках.

Плавку литейных магниевых сплавов ведут следующими способами: в стационарных и выемных тиглях и дуплекс — процессом (отражательная печь — тигель или индукционная печь — тигель). Технология приготовления сплава этими способами одинаковы, различие состоит лишь в технологии заливки и составов применяемых флюсов.

Шихтовые материалы не должны содержать продуктов коррозии, масла, эмульсии и прочих загрязнений. Отходы (литники, прибыли, бракованные отливки) очищают на дробеструйной установке или переплавляют.

При плавке магниевых сплавов соблюдают следующий порядок загрузки шихтовых материалов: магний (отходы и возврат), лигатуры, алюминий, цинк и кадмий. Добавки церия, кальция и бериллия вводят перед самой разливкой. При переплаве возврата кальций выгорает полностью, что следует учитывать при расчете шихты. После присадки легирующих элементов сплав перемешивают 5 — 7 мин. и отбирают пробы для определения химического состава.

При плавке в стационарных ( стальных) тиглях их нагревают до 400 — 500 0 С, после чего загружают флюс ВИ2, в количестве 10 % от массы шихты. В расплавленный флюс небольшими порциями загружают нагретые до 120 — 150 0 С шихтовые материалы. Сплав нагревают до 700 — 720 0 С, проводят рафинирование и модифицирование. Сплав выстаивается 10 — 15мин., из него отбирают пробы и ручными ковшами проводят разливку.

Выплавка сплавов дуплекс — процессом в отражательных печах ведется под слоем флюса. Из печей сплав переливают в выемные тигли, в которых проводят рафинирование и модифицирование.

При плавке в индукционных печах на дно тигля загружают часть мелкой шихты, а затем компактно — крупные куски. Промежутки между кусками заполняют мелочью, сверху засыпают флюс. После расплавления и перегрева расплав переливают в выемные тигли.

Образующаяся на поверхности расплава пористая пленка оксида магния не предохраняет его от окисления и загорания. Легирующие компоненты (иттрий, церий, лантан, неодим и литий) усиливают окисление. Алюминий, медь, серебро, индий, никель, свинец, сурьма, олово и цинк понижают температуру воспламенения магния. Для замедления окисления струи металла при получении фасонных отливок применяют сернистый газ(SO₂), углекислоту ( СО₂).

Магниевые сплавы не рекомендуется перегревать выше 750 0 С, так как в этом случае образуются включения нерастворимого нитрида магния (Mg₃N₂), снижающие коррозионную стойкость и пластические свойства отливок из магниевых сплавов.

Магниевые сплавы при температуре плавки поглощают водород (до 30 см 3 каждые 100г.) Для предотвращения взаимодействия магния с печными газами плавку ведут под флюсами или среде защитных газов.

При приготовлении магниевых сплавов необходимо следить за состоянием поверхности жидкого металла. Если металл начинает гореть, его необходимо засыпать порошкообразным флюсом.

Медные сплавы.

Медные сплавы плавят в пламенных, дуговых и индукционных печах. Плавка большинства медных сплавов на воздухе сопровождается окислением элементов шихты и растворением водорода. Окислением сплавов, содержащих алюминий, кремний, бериллий, происходит с образованием плотной оксидной пленки на поверхности расплава, которая оказывает влияние на механические свойства отливок. Медные сплавы при затвердевании склонны к образованию газовой пористости (за исключением латуни), особенно характерной для сплавов с широким температурным интервалом кристаллизации, в частности для оловянных бронз.

Для защиты от окисления плавку медных сплавов ведут под слоем древесного угля или флюса.

Шихту следует загружать в печь, нагретую до 600 — 700 0 С. Сначала загружают медь по частям или полностью. Если в состав шихты входит никель, его загружают вместе с медью. Расплав перегревают до 1200 0 С и раскисляют фосфористой медью (0,3 — 1 % массы меди). После перемешивания сплава счищают шлаки, в несколько приемов загружают отходы и чушки переплава из стружки, подогретые до 100 — 150 0 С.

При температуре расплава 1160 — 1200 0 С вводят цинк, олово и свинец.

В нагретую до700 0 С печь загружают медь и железо. Поверхность расплава должна быть покрыта древесным углем или флюсом, содержащим, % (масс. доля): битого стекла 90; полевого шпата 10.

После расплавления шихты при температуре 1200 0 С расплав раскисляют фосфористой медью (0,1 — 0,2%). Затем вводят лигатуры: медь — марганец и т.д. Последней добавляют медно — алюминиевую лигатуру.

Если в состав шихты входят чистый никель, марганец и железо, то сначала вводят железо и марганец, а затем никель.

При плавке латуней в качестве шихтового материала применяют чушки, возврат, переплав стружки и лигатуры.

После подогрева печи в неё загружают чушки и расплавляют их. Сгущают шлак и загружают возврат и переплав; по необходимости подшихтовывают лигатурами.

Никелевые сплавы.

Плавку никеля ведут в индукционных канальных и тигельных печах, реже дуговых, для вакуумной техники — в вакуумных индукционных тигельных печах. Футеровка печей основная или нейтральная. При плавке в индукционных канальных печах с железным сердечником промышленной частоты под набивают огнеупорной массой следующего состава, % (масс. доля): плавленого магнезита 98,буры или борной кислоты 2. Высокочастотные печи футеруют массой состава, % (масс. доля): магнезита 90, жидкого стекла 8 и воды 12.

Читать статью Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов

Плавку ведут под слоем флюса, состоящего из стекла (бутылочный бой), плавикового шпата, извести, молотого магнезита со стеклом и других компонентов: расход флюса составляет 5 — 10 % от массы шихты, толщина слоя флюса, покрывающего зеркало ванны, 10 — 15 мм.

Не допускается использовать в качестве флюса древесный уголь и гипс. Шихтовыми материалами для плавки чистого никеля являются катодный никель Н0 и Н1, гранулы никеля и крупные никелевые отходы собственного производства в количестве, не превышающем 50% от массы шихта.

Очистку никеля от кислорода и серы проводят при температуре расплава 1500 — 1600 0 С с применением комплексного раскислителя, содержащего углерод, который загружают в печь вместе с шихтой в виде графитового боя или лигатуры Ni — C: содержание углерода 1.5 — 2 % (масс. доля). Расход комплексного раскислителя составляет 0,18 — 0.225 от массы расплава (углерода 0,05 — 0,1%, кремния 0,07 — 0,15%, марганца 0,05 — 0,02%, магния 0,05 — 0,1%). Избыточное количество углерода придает никелю хрупкость. Для раскисления никеля используют также силикокальций, содержащий 23% Са; силикокальций вводят в таком количестве, чтобы в никеле содержалось 0,05 — 0,1% (масс. доля) Са.

Перед разливкой расплава по формам (1600 0 С) флюс сгущают, засыпая на поверхность расплава молотый магнезит в количестве 0,2% от массы шихты во избежание попадания флюса в полость формы.

Очистку никелевых сплавов от растворенных газов проводят наведением окислительного шлака (MnO₂ + CuO + Na₂CO₂ + SiO₂) или продувкой расплава инертными газами (аргоном или гелием).

Для повышения уровня эксплуатационных свойств никелевых жаропрочных сплавов их модифицируют присадками бора (0,01 — 0,03%) и циркония (0,03 — 0,1%).

При плавке никелевых жаропрочных сплавов в дуговых электропечах после загрузки никеля и кусковых отходов под электроды вводят шлакующуюся смесь (известь с плавиковым шпатом 1:1) в количестве 3 — 5 % от массы шихты. После расплавления добавляют лигатуры и чистые металлы (Mo, Nb, и др.). После отбора проб на химический анализ расплав рафинируют и раскисляют. Для раскисления используют: смесь извести с алюминиевым порошком (1:1) в количестве 3 — 4 кг на тонну расплава, марганец (9,25%), алюминий (0,3 — 0,5%) и титана (0,01 — 0,15%). Модификацию проводят цирконием и бором.

При плавке никелевых сплавов в индукционных печах используют шлакообразующую смесь, содержащую, % (масс. доля): извести 70; плавикового шпата 30; расход смеси 3 — 4 % (масс. доля). Раскисления проводят порошком алюминия (2 кг/т) или марганцем и титаном.

При производстве фасонных отливок из никеля и медноникелевых сплавов применяют вакуумные индукционные тигельные печи непрерывного и периодического действия.

Значение цветной металлургии. Практически нет ни одной стройки народного хозяйства, где ни использовались бы цветные металлы. Крупными потребителями алюминия, магния, титана и никеля является авиационная промышленность; алюминий и титан применяют в судостроении; медь и алюминий — основные материалы в электротехнике. Расширяется применение алюминия в строительстве, а магния в машиностроении. Велико значение олова, сурьмы, свинца в производстве припоев, аккумуляторных и других специальных сплавов.

Цветная металлургия поставляет народному хозяйству не только металлы и сплавы, трубы и прокат, но и другую важную продукцию: серную кислоту и элементарную серу, соду и минеральные удобрения, стройматериалы и др.

Список литературы

1. А.А. Неуструев «Основы металлургического производства» 1984г.

2. А.И. Басов, Ф.П. Ельцев Справочник механика заводов цветной металлургии. М.: Металлургия,1981г.

3. А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин, Литейное производство цветных и редких металлов. М.: Металлургия,1982г.

4. И.А. Маслов, Литье цветных металлов и сплавов. М.: Металлургиздат,1951г.

Подобные документы

Основы производства и обработки металлов. Презентационные материалы

Основные понятия литейного производства. Особенности плавки сплавов черных и цветных металлов. Формовочные материалы, смеси и краски. Технология изготовления отливок. Виды и направления обработки металлов давлением. Механизмы пластической деформации.

Печи литейного и металлургического производства

Характеристика печей с электрическим нагревом для расплавления металлов и сплавов. Тепловой баланс плавильных агрегатов. Классификация тепловой работы печей. Физико-химические и эксплуатационные свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов.

Цех производства отливок из сплавов черных металлов производительностью 12000 тонн литья в год

Проектирование современного цеха по производству отливок из сплавов черных металлов. Выбор оборудования и расчет производственной программы этого цеха. Особенности технологических процессов выплавки стали. Расчет площади складов для хранения материалов.

Исследование литейных свойств металлов

Зависимость свойств литейных сплавов от технологических факторов. Основные свойства сплавов: жидкотекучесть и усадка. Литейная форма для технологических проб. Графики зависимости жидкотекучести, линейной и объемной усадки от температуры расплава.

Технология монтажа трубопроводов из цветных металлов и их сплавов

Общие сведения о трубопроводах. Технологические трубопроводы. Сложность изготовления и монтажа технологических трубопроводов. Трубы и детали трубопроводов из цветных металлов и их сплавов, их конфигурация, техническая характеристика, области применения.

Расчёт индукционной канальной печи для плавки цинка

Классификация печей литейного производства, общая характеристика индукционной канальной печи. Расчет индукционной канальной печи для плавки цветных сплавов (а именно, цинка и его сплавов). Описание работы спроектированного агрегата, техника безопасности.

Металлы, их характеристика

Классификация металлов по основному компоненту, по температуре плавления. Характерные признаки, отличающие металлы от неметаллов: внешний блеск, высокая прочность. Характерные особенности черных и цветных металлов. Анализ сплавов цветных металлов.

главная
рубрики
по алфавиту
вернуться в начало страницы
вернуться к началу текста
вернуться к подобным работам

Технологическое оборудование литейных цехов

Dr. Prom

Зарождение выплавки бронзы и получения из нее литых изделий (оружия, украшения, посуды и др.) в разных регионах относится к 3—7 тысячелетию до н. э. По-видимому, почти одновременно была освоена плавка самородных серебра, золота и их сплавов. На территории, где жили восточные славяне, развитое литейное ремесло появилось в первых веках н. э.

Большой шаг вперед в развитии бронзового литья был сделан, когда началось литье колоколов и пушек (XV—XVI вв.).

Широко известно мастерство и искусство русских умельцев, изготовивших уникальные бронзовые отливки — «Царь-пушку» массой 40 т (Андрей Чохов, 1586 г.), и «Царь-колокол» массой 200 т (Иван и Михаил Моторины, 1736 г.).

16 стр., 7563 слов

Освоение производства новой продукции

. выпуска, обеспечить высокие темпы нарастания выпуска нового изделии. 1. Организация освоения производства новой продукции 1.1 Характеристика процесса освоения производства Освоение производства – это начальный период промышленного производства новой продукции, в течение которого обеспечивается достижение запланированных проектных технико .

1. Печи для выплавки цветных металлов

Все процессы плавки цветных сплавов моно подразделить на монопроцессы и полипроцессы (рис.2)

2. Классификация плавильных печей

а — тигельная; б — отражательная

Печи сопротивления применяются для плавки свинцовых, оловянных, цинковых, магниевых и алюминиевых сплавов.

19 стр., 9332 слов

Производство отливок из сплавов цветных металлов

. сплавов. Начиная с 1920—1930 гг. для плавки цветных [металлов и сплавов широко применяют электрические печи — сопротивления, индукционные канальные и тигельные. Плавка тугоплавких металлов . металлов. Освоение новых сплавов потребовало коренной перестройки технологии плавки и плавильного . литьем в чугунные изложницы. Следующий этап развития литейного производства цветных металлов и сплавов .

Рис.4. Схемы Электрических плавильных печей сопротивления и индукционных:

а — тигельная;
б — отражательная;
в — индукционная тигельная;
г — индукционная — канальная.

В печах косвенного нагрева теплота передается излучением непосредственно от дуг футеровки (ри.5,а).

В печах непосредственного нагрева — от дуги (рис. 5, в и г).

Рис.5. Схемы специальных конструкций электрических плавильных печей:

а — электродуговой косвенного действия;
б и в — электродуговых для плавки соответственно в гарнисажном тигле и водоохлаждаемом кристаллизаторе;
г — электрошлаковой печи;
д и е — электронно-лучевой для плавки соответственно в водоохлаждаемом кристаллизаторе и тигле;
ж, з, и — плазменные для плавки соответственно в огнеупорной камере, водоохлаждаемом кристаллизаторе и тигле.

3. Пламенные печи

Преимущества тигельных печей:

простота конструкции, надежность в эксплуатации.
хорошая маневренность при переходе от плавки сплава одного химического состава к сплаву с другим составом.
удобство проведения различных технологических операций (легирования, рафинирования, дегазации, модифицирования).
отсутствие контакта с продуктами сжигания топлива, что обеспечивает минимальный угар компонентов сплава и снижает возможность перехода вредных газообразных примесей в металл.
возможность применения для разливки металла отдельными порциями дозаторов, манипуляторов, роботов.

Недостатки тигельных печей:

малая вместимость (100 — 500 кг.), невысокая производительность, повышенный расход топлива.

4 стр., 1847 слов

Металлы, применяемые в космической технике

. Сплавы тугоплавких металлов — молибдена, тантала и вольфрама — применяются в деталях космических ядерных технологий. Эти компоненты были специально созданы в качестве материала способного выдержать высокие температуры[3]. 2 Металлы применяемые в . соединений для снятия остаточных напряжений, что исключает необходимость использования печей для термообработки и камер для сварки с контролируемой .

4. Электрические печи, Печи сопротивления., Тигельные электропечи

Рис.6. Электропечь сопротивления САТ 0,16-И2

1-Нагреватели; 2 и 6 -термопары; 3-тигель; 4 — футеровка; 5 — кожух; 7 -крышка.

В отражательных печах сопротивления

Индукционные печи

однофазные (для сплавов на медной основе), емкостью 600кг., мощность до 200квт., производительность до 20т/сутки. Рис.7
двухфазные, мощностью до 370квт., производительность до 30т/сутки.
трехфазные, мощностью до 900квт, производительность свыше 60тсутки. Рис.8
сдвоенные трехфазные.

Число фаз определяется мощностью или объемом печи.

Рис.7 Однофазная одноканальная печь для плавки сплавов на медной основе емкостью до 600кг.

1 — рабочая камера; 2 — канал; 3 — сердечник.

электрическая энергия передается непосредственно в нагреваемый металл, что значительно увеличивает скорость нагрева по сравнению с печами косвенного действия, в которых нагревается только поверхность материала;
достигаемая температура металла лимитируется только огнеупорностью футеровкой печи;
упрощается конструкция печей;
возникающие в расплаве электродинамические усилия вызывают циркуляцию металла в тигле, что ускорят процесс плавки и способствует получению металла со стабильными свойствами;
высокая производительность труда, хорошие санитарно — гигиенические и экологические условия производства.

По принципу действия индукционные печи подразделяют на две группы:

4 стр., 1787 слов

Сплавы металлов с эффектом памяти

. и сжать вытянутые. Поэтому материал восстанавливает свою исходную форму, так ка в целом получается, что он проводит автодеформацию только в обратном направлении. [2] Все металлы и сплавы . применять бездиффузионный способ. При изучении закалки – одного из древнейших и основных процессов термической обработки стали был и . нашей жизни, как медицина. С помощью металлов с таким свойством, как память формы .

печи с замкнутым магнитопроводом (канальные печи с закрытым и открытым каналом, в которой роль вторичной катушки играет короткозамкнутый канал, заполненный жидким металлом).

Рис.8 Трехфазная индукционная печь для плавки цветных металлов.

1-токоподвод; 2-установка вентилятора; 3- рабочая площадка; 4- крышка; 5-концевые выключатели; 6-плунжер.

без замкнутого магнитопровода (тигельные печи — открытые и вакуумные)

Индукционные канальные печи . В соответствии с ГОСТ 10487 — 75 индукционные канальные печи (ИКП) используют для плавки: алюминия и его сплавов (печи ИАК); меди и её сплавов — латуней ИЛК. На (рис.9) показана индукционная канальная печь емкостью 600кг для плавки латуней.

Рис. 9 Индукционная канальная печь ИЛК -0,6

Индукционные тигельные печи

Рис.10 Индукционная тигельная печь ИАТ -2,5

1-каркас; 2- тигель; 3- индуктор; 4-ось поворота печи; 5-сливной носок; 6-крышка; 7-токоподвод к индуктору

9 стр., 4244 слов

Индукционные тигельные печи

. специальных марок, т. е. сплавов на основе железа, так как при плавке черных металлов тигельные печи имеют более высокий КПД, чем при плавке цветных металлов. Несмотря на это, индукционные тигельные печи в настоящее время .

Тигли для плавки алюминиевых сплавов изготавливают набивкой и спеканием шамотно — кварцитовой массы (основа AL ₂ O₃ и SIO₂₎ или из жаростойкого бетона (тонкомолотый магнезит, шамотный заполнитель и жидкое стекло).

Печи для плавки медных сплавов футеруют высокоглиноземистой или кварцитовой массой.

Индукционные вакуумные плавильные электропечи . Соответствующий ГОСТ устанавливает следующие типы и номинальные вместимости (т) электропечей: ИМВ (для плавки меди и её сплавов); ИАВ (для плавки алюминия и его сплавов).

20 стр., 9682 слов

Производство металлов и их сплавов

. Череповецком металлургическом заводе. Для производства чугуна кроме доменных печей применяют различное вспомогательное оборудование. . плавки сводится к раздельной загрузке в верхнюю часть печи, называемой колошником, руды (или агломерата), кокса и флюсов, располагающихся, поэтому в шахте печи слоями. При нагревании шихты . для извлечения содержащихся в них металлов. К железным рудам Эти руды .

Для получения меди высокой чистоты, тигли изготавливают набивкой из малозольного графита ГМЗ — МТ.

Применение готовых тиглей сокращает ремонтные простои, однако эти тигли недостаточно прочны.

Дуговые печи.

При плазменном нагреве основное количество теплоты выделяется в столбе плазменной дуги.

Дуговые однофазные печи (ДМК) косвенного нагрева применяют для плавки меди и ее сплавов (бронз, латуней).

Расплавление и перегрев металла в печах проводят независимой дугой, питающейся однофазовым трансформатором, переменным током от специального трансформатора.

Продолжительность расплавления 30 — 60 мин.; угар металла 6 — 7 %.

17 стр., 8215 слов

Электродуговые печи

. достигается снижение расхода электроэнергии, лучшее использование объема печи засчет загрузки большого количества шихты, облегчение условий труда. Печи с механизированной загрузкой сверху разделяются на три . (150X250 мм), устраивается с противоположной стороны рабочего окна. На время плавки оно заделывается сухим дробленым доломитом. К выпускному отверстию примыкает металлический желоб, .

5. Особенности плавки цветных металлов и сплавов

Пленки оксидов этих металлов резко понижают пластические свойства отливок. Поэтому необходимо предотвращать попадание плен в металл при заливке и стремится к минимальному перемешиванию поверхности зеркала металла.

Ко второй группе относятся металлы, образующие с кислородом область жидких растворов (медь, никель, титан, хром, серебро и сплавы на их основе).

Плавка этих металлов и сплавов требует специальной защиты зеркала металла от кислорода и специальных технологических приемов для его удаления.

Легколетучие компоненты, как правило, вводят в сплав в последнюю очередь, а сплав готовят в закрытых печах или под слоем покровного флюса. Не допускается также взаимодействие сплава с футеровкой плавильной печи. Магниевые сплавы способны восстанавливать кремний из оксидов; такой же процесс характерен для алюминиевых сплавов. Медь, и олово не восстанавливают кремний из SiO ₂ , однако при получении медных сплавов, содержащих хром, титан или цирконий, необходимо использовать магнезитовую футеровку из-за способности этих металлов восстанавливать кремний. Помимо химических реакций восстановления возможны и другие реакции, например, растворение графитовых тиглей, «металлизация» футеровки, образование легкоплавких соединений и т.д.

Алюминиевые сплавы.

23 стр., 11387 слов

Производство чугуна в доменной печи

. здесь наблюдаются наибольшие температуры. 2.2 Удаление влаги Шихта, загружаемая в доменную печь, содержит гигроскопическую влагу (например, в коксе 0,5-5 %), а иногда гидратную влагу. Гигроскопическая влага . ее укладки и эффективного использования газового потока. Чтобы судить о газопроницаемости шихты в доменной печи и о том, насколько хорошо протекают теплообменные и химические процессы .

Компонент шихты вводят в жидкий металл при температуре, 0 С: 730 (не выше) — стружку и мелкий лом;740 — 750 медь; 700 -740 кремний; 700 — 740 лигатуры. Цинк загружают перед магнием к концу плавки. Температуру нагрева литейных алюминиевых сплавов не должна превышать 800 — 830 0 С.

Читать статью Мощные сердца индустрии. Ремонт и техническое обслуживание промышленных газотурбинных двигателей

Обязательной операцией является рафинирование от неметаллических включений и растворенного водорода.

Магниевые сплавы.

Технология приготовления сплава этими способами одинаковы, различие состоит лишь в технологии заливки и составов применяемых флюсов.

Магниевые сплавы не рекомендуется перегревать выше 750 0 С, так как в этом случае образуются включения нерастворимого нитрида магния (Mg₃ N₂ ), снижающие коррозионную стойкость и пластические свойства отливок из магниевых сплавов.

Медные сплавы.

Для защиты от окисления плавку медных сплавов ведут под слоем древесного угля или флюса.

После перемешивания сплава счищают шлаки, в несколько приемов загружают отходы и чушки переплава из стружки, подогретые до 100 — 150 0 С.

При температуре расплава 1160 — 1200 0 С вводят цинк, олово и свинец.

После расплавления шихты при температуре 1200 0 С расплав раскисляют фосфористой медью (0,1 — 0,2%).

Затем вводят лигатуры: медь — марганец и т.д. Последней добавляют медно — алюминиевую лигатуру.

При плавке латуней в качестве шихтового материала применяют чушки, возврат, переплав стружки и лигатуры.

Никелевые сплавы.

Расход комплексного раскислителя составляет 0,18 — 0.225 от массы расплава (углерода 0,05 — 0,1%, кремния 0,07 — 0,15%, марганца 0,05 — 0,02%, магния 0,05 — 0,1%).

Избыточное количество углерода придает никелю хрупкость. Для раскисления никеля используют также силикокальций, содержащий 23% Са; силикокальций вводят в таком количестве, чтобы в никеле содержалось 0,05 — 0,1% (масс. доля) Са.

Очистку никелевых сплавов от растворенных газов проводят наведением окислительного шлака (MnO ₂ + CuO + Na₂ CO₂ + SiO₂ ) или продувкой расплава инертными газами (аргоном или гелием).

После отбора проб на химический анализ расплав рафинируют и раскисляют. Для раскисления используют: смесь извести с алюминиевым порошком (1:1) в количестве 3 — 4 кг на тонну расплава, марганец (9,25%), алюминий (0,3 — 0,5%) и титана (0,01 — 0,15%).

Модификацию проводят цирконием и бором.

Раскисления проводят порошком алюминия (2 кг/т) или марганцем и титаном.

Заключение

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/liteynoe-oborudovanie/

1. А.А. Неуструев «Основы металлургического производства» 1984г.

2. А.И. Басов, Ф.П. Ельцев Справочник механика заводов цветной металлургии. М.: Металлургия,1981г.

3. А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин, Литейное производство цветных и редких металлов. М.: Металлургия,1982г.

4. И.А. Маслов, Литье цветных металлов и сплавов. М.: Металлургиздат,1951г.

Примеры похожих учебных работ

Индукционные тигельные печи

. металлы. В большинстве случаев индукционные тигельные плавильные печи имеют цилиндрическую форму и производятся из огнеупорных материалов. Индукционная тигельная печь, как и другие тигельные плавильные печи имеют ряд преимуществ, основными из .

Производство отливок из сплавов цветных металлов

. землю»). Слитки получали массой не более 200 кг литьем в чугунные изложницы. Следующий этап развития литейного производства цветных металлов и сплавов начался примерно с 1910—1920 гг., .

Индукционные печи

. печи. В таких печах электроэнергия превращается в тепловую, топливо здесь не нужно. Печи бывают дуговые, индукционные и печи сопротивления. 4) Индукционные печи . можно ожидать еще более эффективных показателей работы отрасли в связи с передачей .

Вакуумная дуговая плавка

. производства электростали в России. В этом году на дуговой печи П. Эру, пущенной на Обуховском заводе в . началось строительство крупного завода качественных сталей с четырьмя дуговыми печами прямого действия. В ноябре 1917 г. первая электропечь .

Конструкция и методика расчёта шахтных печей цветной металлургии

. В качестве примера рассмотрим процессы, осуществляемые в наиболее распространенных шахтных печах, применяемых на никелевых и свинцовых заводах. Тепловая работа шахтных печей для плавки никельсодержащего сырья отличается крайней сложностью, и .

Электрические печи

. ЧАСТЬ 2.1 Конструкция печи Устройство дуговых электропечей. Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 . Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее время является .

курсовая Монтаж электрооборудования сварочного цеха
дипломная Электроснабжение и электрооборудование сварочного цеха
дипломная «процесс Технологический технического обслуживания и ремонта автомобиля» апреля: 21 обновлено,
реферат Монтаж и эксплуатация кабельных линий внутри цехов
практика Деятельность и технологический процесс в ОАО «ВТЗ»
курсовая Электроснабжение и электрооборудование автоматизированного цеха
курсовая Торгово-технологическое оборудование
курсовая Конструкции технологического оборудования насосного цеха нефтеперекачи-вающей станции
дипломная Технологические процессы изготовления арматурных изделий
курсовая Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования (2)

Авиационная техника
Ракетно-космическая техника
Инженерные сети и оборудование
Морская техника
Промышленный маркетинг и менеджмент
Технологические машины и оборудование
Автоматизация технологических процессов
Машиностроение
Нефтегазовое дело
Процессы и аппараты
Управление качеством
Автоматика и управление
Металлургия
Приборостроение и оптотехника
Стандартизация
Холодильная техника
Архитектура
Строительство
Метрология
Производство
Производственный маркетинг и менеджмент
Текстильная промышленность
Энергетическое машиностроение

Аттестационная работа
Бакалаврская работа
Бизнес план
Бизнес-план
Дипломная работа
Домашняя работа
Контрольная работа
Курсова робота
Курсовая работа
Курсовой проект
Магистерская работа
Маркетинговое исследование
Научно — исследовательская работа
Отчет по практике
Реферат
Семестровая работа
Семестровая работа
Сочинение
Творческая работа
Тезисный план
Часть диплома
Эссе

О проекте
Политика конфиденциальности
Форма для контактов

Все документы на сайте представлены в ознакомительных и учебных целях.
Вы можете цитировать материалы с сайта с указанием ссылки на источник.

Виды литья: особенности технологии и применяемого оборудования

Цвет-чер-мет

Литье металла в песок (землю) связано с определенными сложностями, в частности, подобное производство требует большого оборота формовочного материала. Кроме того, применение такого способа литья не всегда приводит к получению заготовок требуемого качества. Развитие металлургической науки привело к тому, что появились новые, специальные способы литья металлов.

К специальным способам относят — разлив металла в формы, выполненные из металла, литье в формы, выполненные в виде оболочек, литье под воздействием центробежной силы и некоторые другие.

Главное достоинство названных специальных методов литья то, что металлурги стали получать качественные детали, снизили количество некондиционной продукции, подняли производительность на производстве. Разумеется, вводимые в эксплуатацию специальные методы литья оказывают положительное влияние на улучшении условий труда рабочих и инженеров.

Рассмотрим некоторые из этих специальных способов подробнее.

Кокильное литье

Разлив в формы, выполненные из металла. Суть этого специального метода состоит в том, что отливки получают, заливая расплав в металлические формы. Такие формы называют кокилями. Их изготавливают в двух исполнениях – разъемные и неразъемные. Первые состоят из нескольких частей, эти формы используют для производства сложных по форме отливок. Неразъемные формы используют для производства простых отливок и пр. Для металлических форм применяют чугун марки СЧ или легированные стальные сплавы. На стойкость кокиля оказывают прямое влияние материалы, размеры отливки и, конечно, кокиля.

Читайте также: Особенности и сферы использования борфрезы по металлу

Процесс отлива в кокиль

Инженеры разработали и успешно используют на практике специальные методы продления времени эксплуатации кокиля и повышения качества отливок. Для этого на рабочую поверхность формы наносят специальные составы, образующие покрытие стойкое к температурному воздействию со стороны расплава. Эти материалы наносят или с помощью краскопульта или обыкновенной кистью. Для чугуна необходимо нанести облицовку несколько раз за смену. Краску наносят непосредственно перед заливкой облицовки.

Технологический процесс литья в кокиль

Для получения внутренних полостей применяют стержни, выполненные из стали марок У7 и ее аналогов. Кроме стержней, изготовленных из стали применяют и изделия, выполненные из специального песка. Специальное литье этого типа можно выполнять только в подогретую оснастку. Рабочая температура кокиля должна находиться в пределах от 200 до 300 градусов Цельсия. Разогрев формы снизит эффект от теплового удара, да и при литье не произойдет выброса расплава, который может произойти при попадании в холодный кокиль. Кокильное литье используют для изготовления отливок из цветных сплавов.

Серийное и массовое производство отливок выполняют на оборудовании, которые самостоятельно, без участия человека обслуживают литейные формы, монтируют и демонтируют стержни, достают отливки. Литье в с применением механизированного оборудования позволяет в несколько раз поднять производительность на производстве. Между тем литье в кокиль обладает и рядом недостатков. В частности, для изготовления форм требуется большое количество времени, возникают технологические сложности при получении отливок с тонкими стенками и несколько других.

Лекция 2. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Лекция 2. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Литейное производство — отрасль машиностроения, изготавливающая заготовки или детали (отливки) заливкой расплавленного металла (расплава) заданного химического состава в полость литейной формы, имеющей конфигурацию отливки. При охлаждении, расплав затвердевает и сохраняет конфигурацию полости формы. Литьем можно изготавливать изделия очень сложной конфигурации, которые другими видами обработки — ковкой, штамповкой, сваркой — получить трудно или невозможно.

Литьем изготавливают:

заготовки деталей общего назначения, к которым не предъявляются особые требования по механическим и эксплуатационным свойствам; заготовки ответственных деталей, таких как детали двигателей внутреннего сгорания (блоки цилиндров, поршни), рабочие колеса и лопасти газовых турбин, и т.д. Масса отливок может быть от нескольких граммов (детали приборов) до десятков тонн (станины станков, роторы турбогенераторов).

Жидкий металл

заливают в разовые формы (после изготовления отливки их разрушают) и многократные (в одной форме можно получить от десятка до нескольких десятков тысяч отливок). Разовые формы изготавливают из неметаллических материалов (формовочных смесей). Многократные формы изготавливают из сплавов на металлической основе.

ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Принципиальная схема литья (на примере разовой разъемной литейной формы) показана на рис. 2.1, а

Читайте также: Магнитный держатель для смартфона своими руками.

Рис. 2.1 Схема процесса литья в разовые разъемные формы: а – принципиальная схема; б – отливка после выбивки; 1,2 – нижняя и верхняя опоки; 3 – форма; 4 – полость формы; 5 – выпор; 6 – литейный стержень; 7 – вентиляционный канал; 8 – вертикальный канал (стояк); 9 — литниковая чаша (воронка); 10 — расплавленный металл; 11 — ковш; 12 – шлакоуловитель; 13 — горизонтальные каналы (питатели).

Жидкий металл 10

из ковша
11
заливается в литейную форму и через систему каналов поступает в полость
4
формы
3
, заполняет ее и затвердевает. После затвердевания, извлечения из формы и обработки получается отливка (рис. 2.1,
б
).
Для получения отверстий
,
полостей
и других усложнений конфигурации отливок применяют стержни
6
, которые устанавливаются при сборке формы.

Для получения отливки необходимо наличие трех технологических элементов: литейный материал, технологическое литейное оборудование и технологическая литейная оснастка.

Литейные материалы.

Литейные материалы (металлические сплавы, пластмассы, резина, керамика) должны обладать высокими литейными (технологическими), механическими и эксплуатационными свойствами.

Литейные свойства сплавов

При проектировании любой детали в первую очередь учитываются механические свойства сплава, но и дополнительно необходимо учитывать литейные свойства сплава, которые определяют возможность получения качественной отливки, т.е. отливки, отвечающей заданным требованиям. Наиболее важные литейные свойства сплавов:

а) жидкотекучесть;

б)усадка;

в)склонность к ликвации и поглощению газов.

Жидкотекучесть — это способность жидких металлов и сплавов заполнять ее полости и четко воспроизводить рельеф отливки. Жидкотекучесть сплава зависит от его физико-химических свойств (прежде всего — температуры ликвидус) и технологических факторов, прежде всего — температуры заливки. Для сплавов затвердевающих при постоянной температуре (чистые металлы и эвтектические сплавы) или в узком интервале температур (до 30оС) характерно последовательное затвердевание с образованием сплошной твердой корки на поверхности канала формы. Внутри этой корки остается жидкая фаза, способная затекать в канал. Сплавы с широким интервалом температур кристаллизации затвердевают с образованием разветвленных дендритов по всему сечению потока. Эти расплавы теряют способность течь в канале формы при наличии твердой фазы 20…30% от объема. С повышением температуры перегрева сплава жидкотекучесть увеличивается.

Усадка — это свойство литейных сплавов уменьшаться в объеме и линейных размерах при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы протекают с момента заливки расплавленного металла в форму вплоть до полного охлаждения отливки. На величину усадки влияют, прежде всего, химический состав сплава, температура заливки и свойства литейной формы. С повышением температуры заливаемого сплава усадка отливки увеличивается. Различают линейную и объемную усадку.

Линейная усадка — это уменьшение линейных размеров отливки при ее охлаждении от температуры заливки до температуры окружающей среды

Читайте также: Выбираем сварочный аппарат для полиэтиленовых труб

б Величина линейной усадки может варьироваться от 1% у серого чугуна до 1,5…2 % у сталей и цветных сплавов

Объемная усадка — это уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме.

Объемная усадка приводит к образованию в отливках усадочных раковин, усадочной пористости, трещин и короблений.

С усадкой сплава связаны многие затруднения в производстве отливок. При торможении усадки (выступами формы, стержнями) в отливке возникают напряжения, которые могут вызвать ее коробление или образование трещин.

Для снятия усадочных напряжений применяют отжиг.

Для этого отливки нагревают до высоких температур (но ниже температуры солидус) и медленно охлаждают вместе с печью. При медленном охлаждении (20 градусов в час) перепада температур в разных точках отливки не будет, и, следовательно, все ее части будут усаживаться равномерно. Часто отливки после предварительной (черновой) механической обработки просто вылеживаются длительное время перед окончательной обработкой.

Ликвация — это неоднородность химического состава по сечению отливки. Ликвация возникает в процессе затвердевания отливки из-за различной растворимости отдельных компонентов сплава в его жидкой и в твердой фазах

. Чем больше это различие, тем неоднороднее распределяются компоненты.

Различают два основных вида ликвации: внутрикристаллическую (или дендритную), характеризующуюся неоднородностью зерна металла, и зональную

, когда различные зоны отливки имеют различный химический состав. Простейший случай ликвации связан с большой разницей плотностей компонентов сплава. Так, при литье свинцовой бронзы в нижних частях отливки содержание свинца будет выше, чем в верхних частях. Концентрация меди (более легкого компонента), наоборот, увеличится в верхних частях отливки.

В период затвердевания отливки из металла выделяются газы, которые растворены в расплаве. В результате этого в отливке образуются газовая пористость или газовые раковины, значительно понижающие комплекс механических свойств отливки. Источником газовых раковин может быть и форма при недостаточной ее газопроницаемости и при выделении ею большого количества газов. Газовые раковины чаще всего образуются около поверхности горизонтально расположенных стенок отливки, а также в местах, где затруднен газоотвод.

Литейное оборудование.

Литейное оборудование – это совокупность машин, автоматов, установок, плавильных печей, заливочных устройств, манипуляторов, предназначенных для выполнения процессов и операций изготовления отливок..

Каждый литейный процесс (формовка, плавка, заливка и др.) использует свои виды оборудования (формовочное, плавильное и др.) в соответствии с ГОСТ 18111-93*.

Литейная оснастка.

Технологическая оснастка литейного производства — средства технологического оснащения, дополняющие литейное технологическое оборудование для выполнения определенной части процесса получения отливок. К литейной оснастке по ГОСТ 17819-84* относятся литейные формы, стержни, модели и другие средства технологического оснащения.

Литейная форма – это система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой жидким металлом формируется отливка

. Основные требования, предъявляемые к литейным формам, следующие:

— чтобы под действием напора расплава форма не только не разрушилась, но и не изменила размеры.

Газопроницаемость

— чтобы газы, находящиеся как в полости формы, так и в расплаве, могли удаляться (во избежание газовой пористости и газовых раковин в отливках).

Стойкость к химическому взаимодействию с расплавом

— чтобы обеспечить простоту извлечения и очистки отливок.

Литейная форма изготавливается с использованием следующей литейной оснастки:

Читайте также: Хотите купить древесно-стружечный станок в Москве?

1.Литейная модель. Для изготовления разовых форм применяются литейные модели, обеспечивающие образование в форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки.

Модели изготавливаются из дерева, пластмасс или металлических сплавов и могут быть разъемными и неразъемными, разовыми и многократными.

2.Литейный стержень – элемент литейной формы, предназначенный для образования отверстия, полости или иного сложного контура в отливке.

Во многом благодаря применению стержней при литье возможно получение заготовок самой сложной конфигурации. Стержни, как и формы, могут быть разовыми и многократными, целиковыми и сборными.

Общая технология литья

Технология литья представляет собой совокупность большого количества отдельных процессов литейного производства, которые можно объединить в четыре этапа:

1. Технологическая подготовка процесса изготовления отливки

.
На основании конструкторской (чертеж детали, технические требования, условия работы детали в узле …) и технологической документации (величина партии, технологический маршрут обработки…) осуществляется: выбор способа литья, разработка чертежа отливки, проектирование технологической оснастки (модель, стержни, литейная форма …) разработка технологии, включая определение последовательности и технологических параметров отдельных процессов, операций и переходов.
2. Изготовление формы. На основании разработанных чертежей изготавливаются модель, стержни, необходимая технологическая оснастка. При литье в неметаллические формы наиболее ответственным и трудоемким процессом является формовка — изготовление литейных форм и стержней из формовочных и стержневых смесей. Чаще всего, литейная форма – разъемная (состоит из двух частей), что позволяет получать большинство отливок. Разовые формы, как и стержни, изготавливают уплотнением формовочной (стержневой) смеси в опоках (стержневых ящиках). Готовые части формы (полуформы) и стержни поступают на операцию сборки форм, которая включает установку, соединение и закрепление литейных стержней в литейной форме и частей формы между собой. Параллельно с формовкой и сборкой в плавильном отделении литейного цеха производится плавка – получение расплава нужного химического состава и температуры.

3. Заливка форм и охлаждение металла отливок. Собранные формы при помощи ковша или литейной машины заливают расплавом. Температура расплава равна: t

заливки =
t
ликвидус + (100…150)ºС. Заполнение формы расплавом требует определенного времени, что ограничивает производительность литья в целом. Для повышения качества отливок используется воздействие центробежных сил, электромагнитных полей, ультразвука и т.д.

4. Извлечение из форм и обработка отливок

.
Охлажденная до заданной температуры отливка удаляется из формы, и из нее извлекаются стержни.
Выбивка –извлечение отливки из формы.

При литье в разовые формы эта операция осуществляется на вибрационных решетках.

Обрубка— отделение от отливок элементов литниковой системы

, заливов по разъёму формы и неровностей поверхности. Осуществляется с помощью пневмомолотков (отливки из чугуна) и пневмозубил, резкой газом или плазмой (стальные отливки), абразивным и другим инструментом.

Очистка поверхности отливок от пригара, остатков формовочной и стержневой смеси. Для очистки применяют такие способы, как галтовка, дробеметный, электрохимический и др. Во вращающихся галтовочных барабанах пригар удаляется за счет трения поверхностей отливок друг о друга и о дополнительно загружаемые звездочки из белого чугуна. При дробеметном способе поверхность отливки очищается под воздействием потока чугунной или стальной дроби диаметром 1-3 мм. Скоростной поток дроби создается с помощью сжатого воздуха (в дробеструйных установках) или вращающихся лопаток (в дробеметных установках).

Зачистка— механическая обработка поверхности отливок

с целью приведения ее в соответствие с требованиями по качеству поверхности. При этом удаляются остатки питателей, заливы по плоскости разъема формы и у знаковых частей стержней. Зачистку чаще всего осуществляют с помощью шлифовальных кругов и на обрезных прессах.

Термообработка отливок производится при необходимости повышения прочности (закалка), пластичности, обрабатываемости резанием, снятия внутренних напряжений (отжиг). В последнем случае, часто ограничиваются длительным вылеживанием отливок на складе

Контроль качества отливок предусматривает проверку соответствия продукции техническим условиям, включая отсутствие дефектов строения. Внешний осмотр позволяет выявить наружные дефекты (раковины на поверхности, сквозные трещины, перекос и т.д.). Точность размеров и шероховатость поверхности определяют с помощью мерительного инструмента (штангенциркулей, шаблонов, калибров) и специального оборудования (профилометров, координатно-измерительных машин). Для контроля структуры отливок применяют металлографию. С помощью неразрушающих методов контроля, таких как ультразвуковой, вихретоковый, рентгеновский, контролируют внутреннее строение металла.

СПОСОБЫ ЛИТЬЯ

В промышленности применяют множество способов литья, которые можно классифицировать по различным признакам. Наиболее часто все виды литья делят на литье в разовые формы (литье в песчано-глинистыеформы, в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям …) и литье в многократные формы (литьё в кокиль, под давлением, центробежное литье …).

Выбор способа литья определяется типом литейного сплава (легкоплавкий, тугоплавкий), объемом производства, заданными параметрами точности размеров и шероховатости поверхности получаемых отливок, и другими факторами.

Технология ручной формовки.

В зависимости от конфигурации отливки и условий производства применяют различные методы ручной формовки:

по моделям в почве (кессоне),

в опоках, с подрезкой, с отъемными частями, с перекидным или подъемным болваном, с фальшивой опокой, по шаблону, в стержнях, по скелетным моделям. Рассмотрим некоторые способы формовки.

Формовка по разъемной модели — наиболее распространенный способ формовки. При ручной формовке сначала изготавливают нижнюю полуформу (рис. 2.5, а

). Затем изготавливают верхнюю полуформу (рис. 2.5,
б
). Для этого нижнюю полуформу переворачивают на 180°, на нижнюю половину модели шипам устанавливают верхнюю половину, монтируют модели шлакоуловителя, стояка и выпоров. Плоскость разъема (лад формы) посыпают разделительной смесью — графитом, мелкотертым кварцевымпеском. Верхнюю опоку устанавливают на нижнюю по направляющим штырям. В неё засыпают и уплотняют формовочную смесь, и получают верхнюю полуформу. После уплотнения смеси удаляют модели стояка и выпоров. Верхнюю полуформу снимают, переворачивают на 180°, удаляют из обеих полуформ модели (рис. 2.5,
в
), и приступают к сборке формы. Собранная и готовая к заливке форма показана на рис. 2.5,
г
.

Рис. 2.5. Формовка по разъемной модели:

а -г – последовательность формовки; МФ – разъем модели и формы

Отливку, показанную на рис. 2.6, при формовке невозможно извлечь без разрушения части формы (объем «К») (рис. 2.6, а

). В таких случаях применяют формовку с подрезкой. Нижнюю полуформу уплотняют обычным способом и переворачивают. Срезают объем «К» (рис. 2.6,
б
). Образовавшуюся поверхность тщательно заглаживают. При формовке верхней полуформы (рис. 2.6,
в
), на месте этого объема образуется болван. Разъем формы получается не плоским, а фасонным. Далее устанавливают модель верхнего знака
2
, поверхность разрезки посыпают разделительной смесью. Дальнейшие операции формовки не отличаются от операций обычной формовки.

Рис. 2.6. Формовка с подрезкой: а — – уплотненная нижняя полуформа; б — нижняя полуформа после удаления излишков смеси; в – форма в сборе; г – формовка по фасонной модельной плите; 1 – модель; 2 – модель верхнего знака; 3 – груз; 4 — модельная плита; 5 – гнездо знаков; 6 – модель подрезки; К – объем смеси, препятствующей извлечению модели; Ф — плоскость разъема полуформ; н – направление «верх» и «низ» по отношению к плоскости разъема полуформ.

Формовка по модели с отъемными частями применяется при изготовлении сложных по конфигурации отливок с выступающими элементами, когда применение модели с одним разъемом не позволяет извлекать ее половины из полуформ после уплотнения смеси. Отъемные части вида 1

(рис. 2.7,
а, б
) применяют при наличии в модели полости достаточной для удаления штифта
8
. При формовке модели с отъемными частями вида
2
(рис. 2.7,
а, в
), смесь уплотняют до верхней плоскости отъемной части, затем извлекают шпильку
9
и заканчивают уплотнение. Крепление отъемной части
3
(рис. 2.7,
а, г
) называют «ласточкин хвост».

Рис. 2.7. Формовка по модели с отъёмными частями:

Читать статью Литейные свойства сплавов — что это такое?

а – модель; б, в, г, — последовательность выполнения операций 4, 5, 6, 7 формовки; 1, 2, 3 – виды отъемных частей; 8 – штифт, 9 – шпилька; стрелками показаны перемещения отъемных частей, штифтов и шпилек.

Если невозможно расположить модель на плоской плите, применяют формовку с фальшивой опокой. В фальшивую опоку металл не заливают. Она служит только для формовки в качестве фигурной модельной плиты.

Лекция 2. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Читайте также: Журнал сварочных работ по СП 70.13330 в формате word и pdf

Литьем изготавливают:

Жидкий металл

Литье по выплавляемым моделям

Такой метод специального литья подразумевает то, что отливки получают в одноразовых формах, которые получают выплавлением моделей, выполненных из легкоплавких материалов, на поверхность которых наносят огнеупорные покрытия. Такой метод литья эффективен при производстве деталей небольших размеров сложной формы. Причем этот способ пригоден для работы с любыми металлами. С его помощью выполняют получение отливок сложной конфигурации с тонкими стенками.

Литье по выплавляемым моделям

Для производства моделей применяют парафин, воск и пр. Чаще всего применяют смесь парафина и стеарина. Для изготовления моделей используют запрессовку полученного состава в пресс-формы, выполненные из металла. Кроме этого, возможно, использование ручных шприцев. При производстве такого типа изготовление отливок для одной детали не имеет смысла. Поэтому такие модели компонуют в блоки, имеющими один общий стояк. Для присоединения моделей применяют питатели (литниковые ходы). Использование таких конструкций поднимает эффективность труда, кроме того, применение единой литниковой системы приводит к экономии материала. Огнеупорную оболочку формируют при окунании блока с моделями в ванну, заполненную обмазкой, выполненной с применением керамики. После окунания блоки обсыпают кварцевым песком и отправляют на просушку, которая длится от 4 до 5 часов. Модели выплавляют в ванне, с водой, разогретой до температуры 70 – 85 градусов. Такой подход подразумевает то, что этот состав будет возвращен в повторное производство практически в полном объеме. Формы, покрытые составом, прокаливают при 900 — 950 градусах. Металлический расплав заливают сразу после прокаливания. Часто применяют центробежный способ заливки. По мере охлаждения оболочка растрескивается, и ее удаляют при помощи вибрации.

Полученные отливки отправляют в механический цех для удаления литников и облоя. Специальное литье по моделям применяют для производства деталей с повышенной точностью, при его использовании значительно повышается качество отливок. Но, весь процесс литья такого типа вполне обоснованно считают длительным и сложным. Это сказывается на себестоимости выполняемых работ.

Дальнейшее активное распространение метода литья в стержневые формы, изготовленные методом Coldbox, основывалось на его следующих основных преимуществах:

Высокая точность и чистота поверхности отливок, во многих случаях сопоставимые с параметрами отливок при литье в кокиль, а в некоторых случаях и с литьем по выплавляемым моделям.
Значительное сокращение затрат на последующую механическую обработку отливок по сравнению с литьем в песчаные формы.
Уменьшение капитальных затрат на основное оборудование.
Сокращение объемов формовочных материалов, связанное с уменьшением расхода песка на внешнюю форму. При литье в стержневые формы соотношение металл/форма по массе для отливок из чугуна или стали достигает величин 1/ (1…1,5).
Сокращение материальных потоков за счет применения моно-системы (форма и стержни изготовлены из одинаковых составов) с возможностью регенерации с долей усвоения до 95..97%.
Увеличение удельного съема отливок с единицы производственной площади.

За двадцатилетний период 1988-2008 годы фирма Laempe выполнила многие десятки проектов по всему миру для отливок из различных сплавов и серийности производства, основанных на методе литья в стержневые форму.

В России для подобной технологии фирмой Laempe выполнены следующие проекты:

ОАО «Авитек» (Киров) – изготовление корпусных алюминиевых отливок для авиационно-космической техники.
ОАО «Протон-ПМ» (Пермь) – изготовление корпусных отливок из алюминиевых сплавов для космической техники.
ОАО «ГАЗ» (Н.Новгород) — изготовление блоков цилиндров для дизельных двигателей из чугуна.
ООО «Лемаз» (Лебедянь) – изготовление чугунных рабочих органов погружных насосов для нефтяной промышленности.

Стержневые формы. Типы и применяемые сплавы.

Описания различных конкретных проектов с применением технологии литья в стержневые формы для отливок из цветных и черных сплавов многократно приводились в отечественной литературе ([2],[3] и др.).

Опираясь на свой практический опыт, фирма Laempe использует следующую классификацию типов стержневых форм:

· Стержневой пакет;

· «Классическая» форма;

· Вертикально-стопочная форма;

· Горизонтально-стопочная форма;

· Ярусная форма.

Технологическая сущность всех этих способов формовки абсолютно одинакова, однако технологические и конструктивные решения, связанные с компоновкой формы, конструкцией литниково-питающей системы, заливкой, набором и конфигурацией оборудования для изготовления, заливки и транспортировки форм в зависимости от типа формовки могут очень сильно отличаться.

Для литья в стержневой пакет

со сложным комбинированным разъемом характерно применение базового (несущего) стержня, в который по стержневым знакам устанавливаются обкладные торцевые и боковые стержни и внутренние стержни с последующим замыканием верхним стержнем. Характерные отливки: алюминиевые блоки цилиндров и головки блока цилиндров, алюминиевые и чугунные корпусные отливки со сложной внешней конфигурацией (рис.2).

Формовка в «классическую»

форму внешне напоминает технологию No-Bake. Однако, один стержневой автомат, занимая несравненно меньшую площадь, в данном случае выполняет функции многочисленных агрегатов линий No-Bake, вместе взятых: смесителя, вибростола, участка замены моделей, участка начальной выдержки, кантователя.

Причем, в отличии от No-Bake, и в верхней и в нижней полуформе, возможно выполнить опустошения по контрладу, чем увеличивается соотношение металл/форма, снижается расход материалов и улучшаются условия для естественной термической регенерации смеси, связанной с выгоранием связующих компонентов в процессе охлаждения отливки, что наиболее эффективно для отливок из чугуна и стали (рис.3).

Вертикально-стопочная формовка

и
горизонтально-стопочная формовка
(рис.4, 5) являются самыми эффективными с точки зрения производительности оборудования способами литья в стержневые формы, т.к. существует возможность изготавливать формы с двусторонним отпечатком. При этом значительно упрощаются исполнительные механизмы манипуляторных устройств и транспортной системы из-за унификации внешних размеров и конфигурации форм. Пригружение форм при горизонтально-стопочной формовке выполняется, как правило, путем использования транспортных устройств с прижимным механизмом.

Область применения ярусной формовки

– более крупные (чем характерные для стопочной формовки) высокие или протяженные отливки. Причем форма набирается горизонтально или вертикально из стержневых форм рамочного или кольцевого типа с одинаковой или подобной конфигурацией внешней поверхности и различной конфигурацией внутренней поверхности, непосредственно оформляющей контуры отливки. Принципиальное отличие ярусной формовки от стержневого пакета — в отсутствии отдельных боковых обкладных стержней. В случае ярусной формовки внутренние стержни стремятся изготовить соединенными в одно целое с внешними ярусными формами, чем облегчается трудоемкость сборки и увеличивается точность формы.

Диапазон применения ярусной формовки в стержнях – от мелкосерийного до массового производства для отливок из алюминиевых сплавов и чугуна. Широту диапазона серийности производства при использовании ярусной формовки хорошо иллюстрируют два российских проекта, выполненных фирмой Laempe (рис.6) :

— проект ОАО «Протон-ПМ» (Пермь) – изготовление литых элементов ракетной техники из алюминиевых сплавов — в мелкосерийном производстве [4];

— проект ОАО «ГАЗ» (Н.Новгород) — изготовление чугунных отливок моноблока (блок цилиндров и головка цилиндров объединены в одну отливку) дизельного двигателя — в крупносерийном производстве [5].

ООО «Лемаз». Опыт внедрения.

Одним из показательных примеров освоения технологии литья в стержневые формы, совмещенного с коренной модернизацией литейного производства является проект, выполненный для ООО «Лемаз». «Лебедянский машиностроительный ) — один из основных российских производителей погружных центробежных насосов для добычи нефти. Завод также изготавливает центробежные насосы для перекачки нефтепродуктов, поршневые и плунжерные насосы различного типа и назначения, в том числе для атомной энергетики и специального судостроения.

До начала модернизации литейного производства отливки рабочих органов погружных насосов отливались в сырых песчаных формах. Стержни изготавливались по «горячим ящикам».

Сотрудничество фирм Laempe и Лемаз продолжается на протяжении нескольких лет. Результатом явилась полная модернизация литейного производства, которая выполнялась в несколько этапов.

На первом этапе

были поставлены и запущены в работу два малых пескострельных автомата типа LL10 в комплекте с системами смесеприготовления, очистки воздуха, окрасочной станцией, сушильным модулем и пилотной установкой регенерации стержневой смеси. Главными целями первого этапа были:

проверка принципиальной возможности изготавливать отливки рабочих органов погружных насосов в стержневых вертикально-стопочных формах и оценка эффективности технологии, выбор оптимального способа отверждения форм и стержней,
отработка технологических режимов,
отработка модельной оснастки,
отработка режимов регенерации и повторного использования регенерата стержневой смеси.

Для решения этих задач первые стержневые автоматы были оснащены специальными газогенераторами для трех различных процессов холодного отверждения отверждения с целью выбора оптимального из них применительно к существующей номенклатуре отливок.

Проведенные в течение одного года испытания показали, что при значительном улучшении качества отливок (точность, шероховатость поверхности), как по внутренним необрабатываемым проточным зонам, так и по внешним поверхностям, процесс литья в вертикально-стопочные формы на основе технологии Coldbox позволяет обеспечить максимальную производительность по сравнению с другими технологиями газового отверждения. Дополнительно было установлено, что для номенклатуры Лемаз-а возможно исключить окраску стержней без ухудшения качества отливок. Это было очень важным, т.к. значительно упростило технологический процесс и позволило существенно сократить капитальные и текущие затраты.

Натурные испытания погружных насосов с рабочими органами, изготовленными по новой технологии, показали повышение расходных характеристик насосов на 10-15% за счет повышения чистоты рабочих поверхностей.

Результаты первого этапа работ оправдали все изначальные предположения о правильности предварительных расчетов и выбранной концепции.

Цель второго этапа

заключалась в оснащении литейного производства оборудованием, достаточным для полного перехода к новой технологии для полной производственной программы завода. На этом этапе были поставлен комплект стержневых пескострельных автоматов различных типов (LB50, LB25, LL10), системы смесеприготовления, пневмотранспорт для подачи свежего песка (от разгрузки вагонов до бункеров смесителей) и регенерата, системы выбивки и регенерации песка, установки для дробеструйной очистки отливок. Дополнительно ООО «Лемаз» самостоятельно увеличил протяжённость подвесного заливочного конвейера для форм и произвел полную реконструкция плавильного отделения. В результате завод полностью перешел на новую технологию изготовления отливок, исключив заливку на плацу.

Показательно, что все оборудование для формообразования «уместилось» в пристройке литейного цеха с размерами 70х11,5 метров, поскольку изначально проектом не предусматривалось строительство нового цеха, а весь проект модернизации выполнялся без остановки действующего производства.

Помимо естественного для стопочной формовки увеличения коэффициента использования металла, весьма важным преимуществом новой технологии оказалось существенное уменьшение шероховатости поверхности отливок (до Ra 7…10), что максимально приближает данную технологию получения отливок рабочих органов по уровню шероховатости поверхности отливок до литья по выплавляемым моделям (рис. 8), но при несопоставимо меньшей трудоемкости и стоимости литья.

Дополнительным серьезным преимуществом явилось исключение деформации стержней под действием гидродинамических и тепловых нагрузок в процессе заливки и охлаждения отливок, что полностью исключило искажение размеров и конфигурации проточных полостей отливок рабочих органов.

По данным заводского бюро нормирования труда, трудоемкость производства литых заготовок, равно как и трудоемкость механической обработки по старой и новой технологиям отличается ровно вдвое в пользу новой технологии. Такое снижение трудоемкости связано с более широкими возможностями при изготовлении форм: например, снижением припусков на механическую обработку, сокращением количества стержней, уменьшением зазоров по знаковым частям, возможностью изменить конструкцию деталей (сборные конструкции стали цельнолитыми). Кроме того, сухая и точная форма позволило значительно сократить формовочные уклоны, а отсутствие заливов позволило существенно уменьшить объем финишных операций.

Особо следует отметить, что в результате оптимизации конструкции стопочной формы весовое соотношение металл/форма составляет (1,1…1,14)/1, т.е. масса металла превышает массу формы со стержнями. Эта достигнутое значение — очень важный показатель эффективности технологии, и является одним из самых высоких из известных значений в мировой практике литья в песчаные и стержневые формы.

Третий этап

модернизации решал задачи полной автоматизации всех периферийных и транспортных операций и внедрения системы автоматизированного управления стержневого участка.

Главными задачами автоматизации, решаемыми на этом этапе реконструкции, были:

· повышение производительности за счет исключения ручных операций в зонах технологических переходов: съем форм – транспортирование форм к участку сборки – транспортирование и установка стопочных форм на заливочный подвесной конвейер;

· сокращение рабочего персонала, занятого ручными операциями;

· исключение тяжелого ручного труда;

· упрощение и оптимизация внутрицеховой логистики, связанной с движением потоков (песок, подача связующих, транспортировка форм и стержней);

· исключение или минимизация вредного влияния «человеческого» фактора на качество отливок, достижение максимальной повторяемости режимов изготовления форм и стержней;

· централизированный контроль за всеми параметрами работы цеха, включая технологические и организационные.

· сбор и анализ статистической информации о работе цеха в режиме реального времени.

На этом этапе работ стержневые центры для изготовления форм были оснащены универсальными роботами (рис.9); установлена единая транспортная система для стопочных форм, включающая вертикальные буферные склады для собранных стопок в зоне стержневых автоматов и транспортную систему выдачи готовых стопок. Выдача собранных стопочных форм на подвесной заливочный конвейер производится роботом с многофункциональным захватом (фото 10). Подача связующих компонентов и амина производится из центральной станции к каждому стержневому центру.

В результате проведенной модернизации литейное производство Лебедянского машиностроительного завода по основным производственным показателям (себестоимости отливок, выработке на одного сотрудника, съему литья с единицы площади, а также по уровню качества отливок и системе организации производства) в настоящее время является одним из самых передовых для своей отрасли в мире.

Опыт многочисленных проектов по всему миру позволяет заключить, что метод литья в стержневые формы из экзотического или эксклюзивного с учетом достигнутого уровня технологии и оборудования можно на сегодняшний день уверенно отнести к разряду «традиционных» литейных технологий. Всякий раз, проводя выбор наиболее рациональной технологи изготовления той или иной отливки, литейщики должны принимать в расчет и этот метод литья.

Список литературы

1. Kanicki D.P.

Changing casting demands shape Ford’s new foundry. //Modern Casting — September 1994. – P.24-27.

Стопочная стержневая форма, стержневой пакет и перспективы современных процессов литья // Литейщик России. – 2002. — №3. – С.30-34.

Модернизация литейного производства автомобильной промышленности Японии // Литейное производство. – 2007. — №4. – С.36-37.

4. Дубровский В.А., Арбузов И.А.

Опыт изготовления отливок ракетного двигателя в стержневых пакетах // Литейное производство. – 2002. — №3. – С.13-15.

5. Колпаков А.А., Зуев М.П

. и др.
.
Освоение производства отливок блока цилиндров дизельного двигателя на ОАО «ГАЗ» // Литейщик России. – 2002. — №3. – С.16-25.

Литье в оболочковые формы

Отливки можно получить с применением оболочек с толщиной стенки 8 – 15 мм. Для их изготовления применяют специальные составы, которые затвердевают под воздействием тепла от моделей и стержней.

Литье в оболочковые формы

В качества материала для формы используют кварцевый песок. Он играет роль наполнителя и смолы, в качестве связующего компонента. Эта смесь наносится на плиту с установленной на нее моделью. Перед нанесением модельной смеси необходимо покрыть модель или эмульсией на основании силикона. В результате будет получена оболочковая модель.

Технология этого типа применяется для производства отливок весом 12 – 15 кг. К явным достоинствам этой технологии можно отнести качество изготовленных отливок, но в то же время эти формы отличаются высокой стоимостью. Это вызывается тем, что при их производстве применяют дорогие химикаты.

Кстати, литье в тонкостенные разовые формы – это разновидность этой технологии разлива металла.

Современные альтернативы традиционным технологиям литья в машиностроении

Литье под давлением занимает одно из ведущих мест в литейном производстве цветных металлов, достаточно сказать, что производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет по массе 30—50% общего выпуска продукции литейного производства. Кроме того, литье под давлением применяют для отливки из цинковых и магниевых сплавов. Этим способом изготавливают литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов.

Центробежное литье

Специальные виды литья неограниченны темы методами, приведенными выше. При центробежном способе специального литья, расплав заполняет форму под воздействием центробежных сил. Они возникают при вращении литьевой формы вокруг оси, которая может быть расположена вертикально, горизонтально или под углом к горизонту.

При таком методе литья внутренняя поверхность отливки формируется, не вступая в контакт с рабочей поверхностью формы, и поэтому ее называют свободной. Такая специальная технология предполагает, что литьевые формы выполнены из металла. Перед началом заливки расплава ее необходимо разогреть до температуры 250 – 350 градусов, затем на рабочие поверхности наносят огнеупорное покрытие. Использование центробежной обработки расплава позволяют получить плотность отлитого металла, отсутствие пустот и раковин в теле полученной детали. Под воздействием центробежных сил.

Центробежная обработка расплава позволяет производить следующие типы деталей:

втулки;
барабаны;
корпуса роторов и многое другое.

Центробежное литье позволяет обеспечить высокую плотность металла, отсутствие раковин.

Вследствие этого детали обладают повышенной износостойкостью. Кроме того, центробежные силы вытесняют из расплава посторонние включения и шлаки.

Изготовление литейной формы

Литейные формы, предназначенные для получения отливки, могут быть разовые, полупостоянные и постоянные. Разовые формы, пригодные для использования только один раз, применяют для получения лишь одной отливки. Основными материалами для приготовления разовых форм служат песок и глина, которая является связующим. Прочность таких смесей относительно невелика. Для того, чтобы форма могла выдержать давление жидкого металла, ее приходится делать толстостенной. Если в качестве связующего использовать специальные материалы, то разовую форму можно сделать оболочковой (тонкостенной). При этом резко сокращается расход формовочной смеси.

Полупостоянные формы предназначены для получения нескольких десятков (до 150) отливок без существенного износа формы. Такие формы изготавливают из специальных высокоогнеупорных масс, например, графита и керамики.

Постоянными называют металлические формы (кокили). В этих формах можно получить до нескольких тысяч отливок из стали, чугуна и цветных сплавов. Отливки, полученные в металлических формах, имеют повышенную точность размеров и чистую поверхность. Однако, их стоимость несравнимо выше стоимости изготовления разовых и полупостоянных форм.

Наибольшее распространение в промышленности имеют разовые формы. Они применяются для изготовления отливок из различных сплавов, любых размеров и конфигурации. Разовая литейная форма, ее элементы и последовательность изготовления отливки показаны на рис. 49. Разовые формы изготавливают с помощью модельного комплекта и опок.Модельный комплект включает в себя литейную модель, стержневые ящики, модели литниковой системы, формовочные, контрольные и сборочные шаблоны.

Модель представляет собой копию будущей отливки с некоторыми изменениями, которыми учитывается припуск на механическую обработку, обеспечивается удобство извлечения модели из формы и стержня из стержневого ящика с помощью литейных уклонов.При конструировании модели все размеры отливки увеличивают на величину литейной усадки используемого сплава. В единичном и мелкосерийном производстве модели изготавливают из древесины, а при массовом производстве— из металла или пластмасс. В местах, где в отливке должны быть отверстия, в форме устанавливают стержни.

Для закрепления в форме стержня на модели делаются выступы определенной длины — стержневые знаки. Стержни изготавливают в стержневых ящиках. Как и модели, стержневые ящики имеют литейные уклоны; их размеры учитывают величину усадки сплава и припуски на механическую обработку. Металл в полость формы заливают через литниковую систему, которая должна обеспечить непрерывное поступление металлического расплава в форму, питание отливки для компенсации усадки, предотвращать разрушение формы и попадание шлака и воздуха со струей расплава. Основными элементами литниковой системы являются литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, питатель, прибыли и выпор. Назначение выпора — дать выход газам и избытку жидкого металла, заполняющего форму.

Песчаные формы чаще всего выполняют в опоках. Опоки—это приспособления в виде жесткой рамы, которые служат для удержания формовочной смеси. Их изготавливают из чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Для изготовления форм и стержней используют формовочные и стержневые смеси. Основные требования к смесям —это высокая огнеупорность, т. е. способность не размягчаться при воздействии жидкого металла, хорошая текучесть и пластичность для получения отчетливого отпечатка модели, высокая газопроницаемость имеханическая прочность. Чтобы металл не сплавлялся и не спекался с формовочной смесью, поверхность формы покрывается специальными красками и припылами.

Формовочные смеси подразделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочные смеси являются более качественными, так как они непосредственно соприкасаются с жидким металлом. В их состав входят в основном свежие материалы (песок, глина). Наполнительная смесь почти полностью состоит из оборотной (бывшей в употреблении) смеси. Иногда используют единую смесь достаточно высокого качества, которая идет для заполнения всей формы.

Стержневые смеси состоят из кварцевого песка и связующих материалов горячего и холодного затвердевания. Первые затвердевают при заполнении ими горячего стержневого ящика, вторые—в обычных не подогретых стержневых ящиках после некоторой в них выдержки. Для большей прочности стержня в него при изготовлении устанавливают металлический каркас—арматуру. Формы и стержни изготавливают на специальном формовочном оборудовании.

Для осуществления машинной формовки наиболее часто используются прессовые, встряхивающие машины и пескометы. На рис. 50 показаны три способа уплотнения смеси: прессованием (а), встряхиванием (б) и с помощью пескомета (в).

Уплотнение при прессовании происходит за счет давления, передаваемого через прессовую колодку на смесь. На встряхивающих машинах уплотнение происходит за счет сил инерции смеси в результате многократно повторяемых встряхиваний. Пескометную формовку используют преимущественно для изготовленния форм и стержней крупных отливок. Отличительная способность пескомета заключается в том, что он обеспечивает одновременно две операции: засыпку смеси и ее уплотнение.

В массовом и крупносерийном производстве мелких и средних стержней применяют пескодувные и пескострельные машины. В пескодувных машинах заполнение ящика стержневой смесью и ее уплотнение происходят под давлением сжатого воздуха. Сжатый воздух под давлением (5—6) -105 Па вдувает смесь в ящик через вдувные отверстия и уплотняет ее. Пескодувные машины имеют высокую производительность и обеспечивают равномерное уплотнение смеси. Основной недостаток этого метода формовки — сильный износ модельного комплекта из-за абразивного действия смеси. Уплотнение смеси в пескострельной машине происходит за счет кинетической энергии, сообщаемой смеси сжатым воздухом. Сжатый воздух мгновенно перемещает («выстреливает») смесь из резервуара пескострельной машины в ящик. Абразивный износ модельной оснастки в пескострельной машине значительно меньше ввиду отсутствия песчано-воздушной струи. Производительность таких машин очень высокая.

Для смесей горячего затвердевания с электрическим или газовым нагревом ящика цикл изготовления стержня составляет 1—2 мин. Для холоднотвердеющих смесей время изготовления стержня не превышает 1 мин. Прогрессивным способом является изготовление форм и стержней из жидких самотвердеющих смесей (ЖСС). Формы и стержни из ЖСС изготавливают не методами уплотнения, а путем заливки. Текучесть смеси обеспечивается пеной, образующейся при перемешивании жидкостекольной смеси или смеси на органических связующих с добавкой специальных веществ. Смесь затвердевает через 30—40 мин. Применение ЖСС исключает формовку, снижает трудоемкость, повышает производительность труда.

Заливка форм, выбивка, обрубка и зачистка отливок

Заливку форм жидким металлом осуществляют с помо- щью заливочных ковшей, в которые периодически посту- пает металл из плавильного агрегата или миксера (емко- сти для хранения жидкого металла).

После кристаллизации металла и образования отлив-

ки приступают к операции разрушения формы и извле- чения отливки. Процесс выбивки проводят на вибраци- онных решетках. При этом смесь просыпается через ре- шетку и конвейером подается в смесеприготовительное отделение на переработку, а отливка — в очистное отде- ление. В очистном отделении от отливки отбивают (отре- зают) элементы литниковой системы, зачищают заливы и заусенцы металла и остатки литников, удаляют с от- ливки пригоревшую формовочную смесь. Эти операции осуществляют в галтовочных барабанах, дробеструйных и дробеметных установках. Крупные отливки очищают в гидравлических камерах. Обрубку и зачистку отливок проводят с помощью зубил, абразивного и режущего ин- струмента.

Для получения необходимых механических свойств отливки ответственного назначения подвергают термиче- ской обработке—гомогенизации, отжигу или отпуску.

Дефекты отливок и методы контроля

К основным дефектам отливок относятся коробление, на- росты, недолив, пригар, раковины газовые и шлаковые, пористость, спай, трещины, ликвация, несоответствие хи- мическому составу, различные механические поврежде- ния и т. д.

Задачей технического контроля является обнаруже- ние брака в отливках и принятие мер для устранения.

Методами контроля служат внешний осмотр отливки, проверка размеров отливки, определение химического состава и физикомеханических свойств отливок, опреде- ление трещин, раковин и т.д. Некоторые дефекты ис- правляют с помощью сварки, металлизации, механиче- ской обработки и другими способами. После контроля качества литья и исправления дефектов отливки окраши- вают и передают на склад готовой продукции.

2. Специальные виды литья

Специальные виды литья позволяют значительно улуч- шить качество отливок. Отливки, полученные этими методами, характеризуются повышенной точностью раз- меров, пониженной шероховатостью поверхности, умень- шением пропусков на механическую обработку, возможно- стью получения деталей, не нуждающихся в механичес- кой обработке. При этом специальные виды литья дают возможность обойтись без многих побочных операций,

таких как приготовление земляной и стержневой смесей, без пыльной выбивки и пескоструйной очистки.

При многих специальных видах литья коэффициент использования заготовок (отношение массы деталей к массе отливок) выше, чем при литье в разовые песча- ные формы. При литье в песчаные формы около одной четверти массы отливок превращаются в стружку при механической обработке, при специальном литье 5— 10 % и менее. Процессы механической обработки очень дорогие, поэтому уменьшение стоимости готовых деталей зачастую оправдывает увеличение стоимости отливок, по- лученных специальным литьем.

К специальным видам литья относят литье в оболоч- ковые формы, по выплавляемым моделям, в кокили, цен- тробежное, под давлением и другие.

Кокиль это металлическая форма многократного ис- пользования, заполняемая жидким металлом. Отливки,

полученные в кокилях, отличаются большой точностью размеров и высокой чистотой поверхности. Кокиль (рис. 51) изготавливают из чугуна, стали или алюминиевых сплавов. Достоинство литья в кокиль заключается в пер-

вую очередь в возможности обеспечить высокую произ- водительность литейного процесса. Кокильное литье лег- ко механизировать и автоматизировать.

Распространение этого способа литья несколько огра- ничивается высокой стоимостью изготовления кокилей и сложностью получения тонкостенных отливок вследст- вие значительной теплопроводности кокилей и быстрой кристаллизации металла.

Литье под давлением

Для получения отливок с очень тонкими стенками (до 0,8 мм), повышенной чистотой поверхности, точностью размеров и высокого качества (высокой плотностью ме- талла) применяется литье под давлением. При этом спо- собе литья металлическая пресс-форма соединяется лит- никовой системой с камерой прессования, в которой хо- дит поршень (рис. 52). Поршень энергично, с большой

скоростью и силон давит на металл, который устремляет- ся в пресс-форму и заполняет все его самые тонкие щели. Давление может достигать сотен или нескольких тысяч атмосфер.

Литье под давлением применяют в массовом произ- водстве для получения отливок из цветных металлов и сплавов, реже чугуна и стали.

Отливки, имеющие форму тел вращения (втулки, коле- са, трубы и т. п.), получают во вращающейся форме.

Что дает вращение формы при заливке ее металлом?

Дело в том, что центробежная сила отжимает к пе- риферии тяжелый чистый металл, а все посторонние при- меси, пузыри газа и включения переходят в центральную полость. Металл получается прочным и качественным. Для получения центральных отверстий в этом способе

литья не нужны стержни; отсутствуют элементы литни- ковой системы: чаша, стояк, шлакоуловитель, литнико- вые каналы. Для литья применяют горизонтальные и вер- тикальные центробежные машины (рис. 53).

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям — дальний потомок древнего воскового литья. Основной отличительной чер- той этого метода является получение неразъемной фор- мы. Возникает вопрос, как из такой формы удалять мо- дель? Модель изготавливают из дешевого легкоплавкого материала, который при нагревании легко расплавляется и вытекает из неразъемной формы, обеспечивая точность размеров и очертаний литейной формы. Форму прокали- вают и заливают металлом. Таким способом можно по- лучить любую сложную отливку с высокой размерной точностью и малой шероховатостью поверхности. Схема литья по выплавляемым моделям приведена на рис. 54.

Сначала изготавливают модель отливки. Материалом для модели служит смесь стеарина и парафина с добав- ками. Расплавленный модельный состав заливают в пресс- форму. Закристаллизовавшуюся модель собирают в один

Дата добавления: 2016-11-26; просмотров: 5225; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Корковое или оболочковое литье

Среди специальных видов литья существует и такой – оболочковый. Его применяют при работе и с цветными, и черными металлами. Литье выполняют в оболочковые (корковые) формы, выполненные из смеси кварцевого песка и бакелитовой смолой, перемешанные в пропорции 90 к 10. Бакелитовая смола полимеризуется при температуре 300 – 350 градусов.

Литье в корковые (оболочковые) формы

Смесь наносят на поверхность модели, которую предварительно нагрели до 220 градусов. Смола плавится, связывает между собой песчинки. В результате на поверхности модели образуется корка толщиной 5 – 7 мм. Затвердевание смеси происходит при нагреве модели до температуры 350 градусов. Затем, с применением различных приспособлений форму снимают с модели. Основное преимущество форм этого типа – это уменьшение припусков и высокая точность получаемых отливок.

Прецизионное литье

Прецизионное литье – это специальный способ получения особо точных отливок.

Оборудование для прецизионного литья

Ранее такой способ называли литьем по выплавляемым моделям. Для выполнения работ по этой технологии применяют различные вещества, которые придают расплавленному металлу ряд свойств, которые позволяют ему точно заполнять форму.

Кроме этого, для выполнения специального литья применяют формы, изготовленные из металла и выполненные с повышенными требованиями к точности.

Выбивка, обувка, очистка и контроль литья

После окончания специального литейного процесса и остывания заготовок до приемлемой температуры, ее удаляют из формы и при необходимости отправляют на очистку ее от литников, облоя и пр. Кроме этого, выполняют контроля качества полученных деталей.

Основным документом, на основании которого выполняют контроля качества полученного изделия – это рабочий чертеж.

Технический контроль литья

Кроме того, работники службы технического контроля должны руководствоваться требованиями ГОСТ, ОСТ, СТП и другими нормативными документами, так или иначе, относящиеся к литью металлов.

Источник https://otherreferats.allbest.ru/manufacture/00026766_0.html

Источник https://drprom.ru/referat/liteynoe-oborudovanie/

Источник https://melt-spb.ru/oborudovanie/vidy-litejnogo-proizvodstva.html

Технологическое оборудование литейных цехов

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Подобные документы

Технологическое оборудование литейных цехов

Освоение производства новой продукции

1. Печи для выплавки цветных металлов

2. Классификация плавильных печей

Производство отливок из сплавов цветных металлов

3. Пламенные печи

Металлы, применяемые в космической технике

4. Электрические печи, Печи сопротивления., Тигельные электропечи

В отражательных печах сопротивления

Индукционные печи

Сплавы металлов с эффектом памяти

Индукционные тигельные печи

Индукционные тигельные печи

Производство металлов и их сплавов

Дуговые печи.

Электродуговые печи

5. Особенности плавки цветных металлов и сплавов

Алюминиевые сплавы.

Производство чугуна в доменной печи

Магниевые сплавы.

Медные сплавы.

Никелевые сплавы.

Заключение

Список литературы

Примеры похожих учебных работ

Индукционные тигельные печи

Производство отливок из сплавов цветных металлов

Индукционные печи

Вакуумная дуговая плавка

Конструкция и методика расчёта шахтных печей цветной металлургии

Электрические печи

Виды литья: особенности технологии и применяемого оборудования

Кокильное литье

Лекция 2. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Литье по выплавляемым моделям

Литье в оболочковые формы

Современные альтернативы традиционным технологиям литья в машиностроении

Центробежное литье

Изготовление литейной формы

Похожие статьи:

Корковое или оболочковое литье

Прецизионное литье

Выбивка, обувка, очистка и контроль литья

Похожие записи: