Оптимизация технологического процесса литья детали типа Шкив с использованием системы компьютерного моделирования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙмывканидо УНИВЕРСИТЕТ

Факультет математикиыеагярпос, информационных исечткарп авиационных технологий

Кафедра математическогойогурд моделирования техническихимянебсо систем




УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

____________________
/ И.А. Санников
«___»__________2017



ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема	«Оптимизация технологическогоиме процесса литьяустройва детали типаческо Шкив смодель

использованием системы компьютерногоотрые моделирования”»

15.03.04 Автоматизация технологическихохлаждени

Направление бакалавриатаизделя	процессов и производствразность



Студент
АТПП-0-14/1
_______________
/Морозов К.И.

(группа)

(подпись, дата)
(
Ф.И.О.)




квилто




Руководитель


_______________
/Павлов П.Ю

(должность)
(подпись, дата)

(Ф.И.О.)




обеспчни
























1


Ульяновск, 2018 г.

Оглавление

Введение	3

Глава 1. Введение в литье. Основные понятия.	5

1.1 Типы литниковыхыход системы	5

1.2 Особенности конструкции деталей получаемых литьем	16

1.3 Виды литья	19

чность1.4 Основные понятия литейного производства	24

Глава 2. Технологический процесс изготовления саотливкияе «Шкив»	29

2.1 Характеристика сплава отливки	29

2.2 Алгоритм получения отливок	32

2.3 Анализ технологичности конструкции детали	37

2.4 Выбор плоскости разъема формы	40

Глава 3. Конструкторский раздел	42

3.1 Проектирование оснастки	42

3.2 Расчёт литниково-питающей системы	50

3.3 Расчет продолжительности затвердевания отливки	54

3.4 Проверка правильности расчета продолжительности	затвердевания с

использованием программы ProCast	57

Экономический эффект от внедрения программного обеспечения ProCast	65

РАСЧЕТ ГОДОВОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ОСВОЕНИЯ

ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ	67

Заключение	68

Литература	69


















2



Введение

Любое	изделие	состоит	из  деталей	изготовленных	определённым

способом	(литьём,	ковкой,	штамповкой,	сваркой	и.т.п.).

Среди способов изготовления деталей литье занимает первое место.

     Литейное производство – это совокупность производственных процессов, результатом которых является получение отливок заливкой жидкого металла в формы. Роль литейного производства в современном машиностроении очень велика. Так 50 % деталей к механизмам и машинам и 80

% к станкам изготавливаются методом литья. Литьем можно получать детали любой формы весом от 10 грамм до 250 тонн, толщиной стенок от 2 до

500 мм и длиной от 10 до 30 мм. Чугунные отливки составляют около 75 % от общего количества отливок из всех других сплавов. Такую известность чугунные отливки получили благодаря простоте и дешевизне изготовления. Получение в широких производственных масштабах высокопрочного магниевого чугуна, являющегося во многих случаях полноценным заменителем конструкционных сталей и цветных сплавов, увеличивает возможность дальнейшего расширения области применения чугунных отливок.

     Непрерывно повышающиеся требования в отношении прочности и качества отливок вызывают необходимость тщательного изучения основных технологических процессов литейного производства. От состояния литейного производства во многом зависит работа

машиностроительных заводов, качество и себестоимость выпускаемых машин.

Это требует постоянного развития и совершенствования литейного производства, движения его по пути технического прогресса, так




3

как только при этом условии оно в состоянии будет полностью удовлетворять нужды машиностроения в высококачественных и дешёвых отливках.

     Литьё является одним из самых древних видов искусства обработки металлов, с которым познакомилось человечество. Особенно быстро литейное дело начало развиваться после объединения Руси Иван III. В созданном им Московском государстве отливали большое количество пушек сначала из бронзы, затем из чугуна. В связи с расширением производства литья улучшалась и его техника. Литейщик того времени был универсалом, и формовщиком, и обрубщиком, в совершенстве владеющим своим искусством.

С повышением классификации русских литейщиков отливки постепенно усложнялись, делались крупнее по габаритам, и вскоре мастера достигли столь высокого искусства, что перестали нуждаться в помощи иностранных специалистов при выполнении самых сложных отливок. Отливки изготавливают из различных металлов и сплавов. И весьма разнообразными способами, имеющими различную эффективность и применимость для получения той или иной отливки.

     Весьма разнообразны методы отливки и по сложности, что также откладывает свой отпечаток на изготовление детали и её конструкцию.

Простейшие отливки могут быть изготовлены без стержней, а очень сложные, по существу изготавливаются в стержнях (до 40 на одну отливку). Эксплутационное назначение отливки значительно влияет на её конструкцию и метод изготовления. Детали для машины разрабатываются в конструкторском бюро, где не задумываются над тем каким способом будет изготавливаться деталь, какие требования к этой детали при изготовлении будет предъявлять инженер-технолог.

     Поэтому, на практике 80 % деталей, поступающих от конструкторов, подвергается доработке инженеров - технологов с целью повышения их технологичности.

4

     Повышенные требования и сложные задачи, стоящие перед работниками литейных цехов, выдвигают необходимость всемирного расширения обмена опытом между предприятиями, обобщения передового опыта лучших заводов и новаторов производства. Для успешного развития техники инженерно-технические работники, мастера и рабочие должны не только обладать практическими знаниями и навыками в своей области, но и усвоить теоретические основы производства, быть постоянно в курсе новейших достижений передовой советской и зарубежной науки.




Глава 1. Введение в литье. Основные понятия.


1.1 Типы литниковых системы

     Литниковой системой называют совокупность каналов и резервуаров, по которым жидкий металл из ковша поступает в полость литейной формы. Литниковая система оказывает существенное влияние на качество отливок; неправильно сконструированная или неправильно рассчитанная она может явиться причиной брака отливок.

Основными элементами литниковой системы являются следующие.

     Литниковая воронка или чаша — резервуар, предназначенный для приема жидкого металла из ковша, частичного удержания шлака (в чаше) и передачи металла в стояк.

     Стояк — вертикальный (иногда наклонный) канал круглого, овального или иного сечения, предназначенный для передачи металла из чаши (воронки) к другим элементам литниковой системы (шлакоуловителю, питателям).







5





















Рис. 1. Элементы литниковой системы

     Литниковый ход, называемый «шлакоуловителем» для чугунного литья и коллектором для цветного, — это

горизонтальный канал предназначенный для удержания шлака и передачи металла стояка к питателям.

     Питатели (литники) — каналы, предназначенные для передачи металла непосредственно в полость формы.































6




































Рис. 2.

     Типы литниковых систем: 1 — чаша (воронка); 2 — стояк; 3 — литниковый ход; 4 — питатель; 5 — выпор; 6 — отливка

Литниковые	системы	делят	на	пять	основных	типов:

1. Верхняя литниковая система (рис. 2, а). Питатели подводят либо в верхнюю

часть	отливки,	либо	в прибыль	или	под	прибыль.

2. Нижняя   или   сифонная   литниковая   система  (рис.  2,   б).  Питатели

подводят	в нижнюю	часть	отливки.

3. Боковая  литниковая  система (рис. 2,  в). Питатели  подводят  по разъему

формы.4. Ярусная (этажная) литниковая система (рис. 2, г). Питатели подводят



к отливке на нескольких уровнях. Разновидностью ярусной литниковой системы является вертикально-щелевая (рис. 2, д).
5. Дождевая литниковая система.

7

     Гип литниковой системы выбирают в зависимости от вида металла, конструкции отливки, положения ее при заливке и т. д.

     Всегда стремятся к тому, чтобы при обеспечении необходимого качества отливки расход металла на литниковую систему был наименьшим. При соблюдении указанного условия повышается выход годного литья (отношение расхода металла на отливку к общему расходу металла с учетом литниковой системы и прибылей).

Верхняя  литниковая	система  наиболее  проста	по  конструкции

, легко выполнима, требует незначительного расхода на нее металла. Она создает наиболее благоприятные условия для питания отливки, т.е.

создает нужное для направленной кристаллизации распределение температур — повышение температур от нижней части отливки к верхней
.

          Однако верхняя литниковая система имеет существенный недостаток, а именно, при падении струи металла с большой высоты

размывается форма, образуются засоры; металл окисляется, разбрызгивается, в нем увеличивается количество неметаллических включений. К тому же верхняя литниковая система не обеспечивает задержание шлака. Поэтому ее применяют для низких отливок небольшой массы, простой конфигурации, с малой и средней толщиной стенок.

Нижняя (сифонная) литниковая система	обеспечивает спокойное

заполнение	формы,	устраняет	опасность	размывания	стенок

и образования засоров. Однако нижний подвод металла создает неблагоприятное распределение температур по объему металла отливки

(так как горячий металл поступает снизу), способствует развитию местных разогревом и внутренних напряжений.

8

     Сифонная литниковая система сложна в изготовлении требует повышенного расхода металла, применяется обычно для

и


отливок средней и большой массы значительной высоты, с большой толщиной стенок.

     Подвод металла по разъему является одним из самых распространенных способов заливки форм различных отливок, особенно отливок, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью разъема формы.

     Боковая литниковая система, уменьшая (по сравнению с верхней) высоту падения металла и возможность разрушения формы, вместе с тем ухудшает условия кристаллизации и увеличивает расход металла. Она применяется для отливок небольшой высоты, средней массы, больших размеров; широко используется при машинном способе изготовления форм.

Ярусная литниковая система применяется для крупных, тяжелых отливок.

Она обеспечивает лучшее питание отливки, чем сифонная литниковая система.

Ярусы системы должны подавать металл  в полость формы последовательно,

снизу вверх. Ярусная литниковая система наиболее сложна в выполнении и требует наибольшего расхода металла. Вертикально-щелевая литниковая система, обеспечивающая спокойное заполнение формы при сохранении направленности затвердевания, используется для литья цветных сплавов.



     Дождевая литниковая система применяется в основном для отливок цилиндрической формы. Металл из стояка попадает в кольцевой коллектор, из которого через питатели, расположенные по окружности на равном расстоянии друг от друга, тонкими струйками равномерно заполняет расположенную ниже полость формы. Металл при этом не должен разбрызгиваться, так как капли металла быстро затвердевают, окисляются и не свариваются с основным металлом, образуя дефекты в отливках, называемые королевами,

9

     Помимо выбора типа литниковые системы, большое значение имеет выбор места подвода питателей к отливке. В зависимости от свойств сплава, конструкции отливки (габаритных размеров, толщины стенки) при подводе металла стремятся обеспечить либо направленное затвердевание, либо одновременное равномерное охлаждение различных частей отливки.

     Для отливок с толстыми стенками, массивными узлами, склонных к образованию усадочных раковин, необходимо создавать условия направленной кристаллизации. Это достигается не только

соответствующим расположением отливки в форме, когда более массивные части располагаются над тонкими, но и соответствующим

подводом металла к наиболее массивным частям отливки. Такой подвод металла усиливает эффект направленного затвердевания. Поэтому сталь,

















имеющая большую усадку и пониженную жидкотекучесть, подводится в толстое сечение под прибыли с тем, чтобы разогреть форму около прибыли и улучшить питание затвердевающей отливки. Также
























поступают при изготовлении отливок из специальных бронз, латуней, некоторых алюминиевых сплавов. Иногда сталь заливают

непосредственно через прибыли.

     Однако, если вследствие чрезмерно большой разницы в скоростях охлаждения отдельных частей отливки возникает опасность появления напряжений и трещин, то для ослабления разницы в скоростях охлаждения металл подводят в менее массивные части отливки.

     Одновременное и равномерное затвердевание и охлаждение отливки достигается подводом металла в тонкие части

отливки и соответствующим расположением питателей, обеспечивающим симметричное и равномерное заполнение формы. При этом уменьшается опасность образования внутренних напряжений,
10


коробления изготовлении

и трещин.

отливок


 Подобный подвод металла применяют при большой протяженности со стенками различной
 
толщины.


     Сужающиеся литниковые системы лучше улавливают шлак, уменьшают инжекцию воздуха, увеличивают линейную скорость прохождения металла через каналы литниковой системы. Их применяют при литье сплавов, не склонных к окислению, образующих непрочные окисные пленки.

     Расширяющиеся литниковые системы уменьшают скорость движения металла, обеспечивают спокойное заполнение полости формы без окисления

металла. Их применяют при литье сплавов, склонных к окислению, образующих прочные окисные пленки.

     Большое влияние на процесс литья оказывает литниковая система формующего инструмента.

     В одногнездных формах при изготовлении изделий типа стаканов, чашек и т.д. полость формы заполняется через центральный литник, который имеет форму усеченного конуса (рис. 3).

















Рис. 3. Схема литниковой системы одногнездной формы:





1 - формуемое изделие, 2 - центральный литник, 3 - полуформы




11

     В многогнездных формах помимо центрального литника 1 (рис. 4, а) имеются разводящие (распределительные) каналы 2 и впускные каналы 3.














Рис. 4. Схема литниковой системы многогнездной формы:





1 - центральный литник, 2 - разводящий канал, 3 - впускной канал, 4

- полуформы,

     5 - литниковая цапфа: 1 - с обратным конусом, 2 - с z-образной шпилькой




Центральный литник представляет собой усеченный конус с углом

у вершины от 2° до 4°. Это обеспечивает незначительное сопротивление при течении расплава термопласта и способствует свободному извлечению литника из литниковой втулки.

     При переходе центрального литника в разводящие каналы, он имеет продолжение в виде отверстия с обратным конусом (рис. 4, б-1) или отверстия с z-образной толкающей шпилькой (рис. 4, б-2). Это так

называемая литниковая цапфа, благодаря которой образуется поднутрение, обеспечивающее извлечение центрального литника из литниковой втулки при раскрытии формы. Угол у вершины для ПС составляет 2°, для ПА - 4°, для ПЭ - 5°. Литниковая цапфа предназначена

12

также для приема первой охлажденной порции материала, поступающего в разводящие каналы и далее в оформляющую полость.

     Одной из наиболее ответственных деталей литниковой системы является впускной канал 3 (рис. 4, а). Это сужение в разводящем канале в месте перехода его к оформляющей полости. Рекомендуется применять впускные каналы шириной от ? до полной ширины разводящего канала. Глубина впускного канала составляет обычно 0,4-0,6 толщины участка сечения отливаемого изделия, к которому подходит данный впускной канал. Минимальная длина впускного канала должна равняться его толщине.

     После полного заполнения формы полимером и установления в ней необходимого давления, температура расплава во впускном канале понижается настолько, что расплав образует пробку, препятствующую вытеканию еще не затвердевшего расплава из гнезда формы после отхода шнека. Суженная часть во впускном канале вызывает меньшие повреждения изделия при обрезке литника.

     В последнее время получили распространение безлитниковые (точечные) формы. Они отличаются от обычных форм тем, что длина впускного канала не превышает 1-2 мм, а его диаметр- менее 1 мм. Изделия, полученные в таких формах практически не имеют следов литника и не требуют механической обработки.

                                                                                                                                              Форма и размеры разводящих литниковых каналов обеспечивать минимальные потери давления и тепла во время течения расплава. Эксперименты показывают, что увеличение длины литникового канала







приводит к значительным потерям давления. Резкие повороты разводящих каналов также значительно увеличивают потери давления в литниковых системах. Критерий правильного конструирования разводящего канала - это обеспечение максимальной поперечной площади канала для улучшения

13

передачи давления и минимальной боковой поверхности для уменьшения потерь тепла расплавом. Чем выше отношение площади поперечного сечения канала к его периметру, тем лучше конструкция разводящего канала, т.е. S/p должно быть максимальным.

     Наилучший тип канала - круглый (рис. 5, а), но его необходимо изготавливать в двух полуформах, что на практике осуществить довольно сложно.







Рис. 5. Различные сечения разводящих каналов:





     а) круглый, б) трапецеидальный со скругленными углами, в) трапецеидальный




     Поэтому наиболее часто изготавливают либо трапецеидальный канал (рис. 5, в), либо трапецеидальный канал со скругленными углами (рис. 5, б). Поперечное сечение таких каналов должно быть достаточным для заполнения формы прежде, чем материал затвердеет. Исходя из этого, поперечный размер делается не менее 3 мм. Чем длиннее канал, тем большее сопротивление создается и тем большим должно быть поперечное сечение. Но с другой стороны поперечное сечение не должно быть слишком большим, т.к. при этом увеличивается время охлаждения и снижается производительность. На практике диаметр разводящего канала не делается более 10 мм.





14

     Расположение разводящих каналов в форме может быть различным. Если формуемое изделие небольшое, то расположение каналов может быть как радиальным, так и линейным (рис. 6).














Рис. 6. Расположение разводящих каналов:





а) радиальное, б) линейное





     Расположение разводящих литниковых каналов в форме определяется рядом факторов: количеством гнезд, формой и размерами изделий, конструкцией литьевой формы, типом впускного литникового канала.

Правильное расположение литниковых каналов, прежде всего, должно обеспечивать минимальные потери давления, а это возможно, если длина литниковых каналов будет минимальной. Гнезда в формах должны располагаться так, чтобы условия течения расплава полимера от сопла ко всем гнездам были одинаковы. Симметричное расположение гнезд в форме обеспечивает одновременное заполнение расплавом всех гнезд и одинаковые условия подпитки во время выдержки под давлением. Этому условию удовлетворяет сбалансированная литниковая система (рис. 7).










15


Рис. 7. Сбалансированная литниковая система:

а) длиной впускных каналов, б) длиной разводящих каналов





     Линейное расположение гнезд не может обеспечить одинаковые условия заполнения полостей всех гнезд без специальной балансировки

впускных каналов (рис. 7, а). наиболее рациональный способ балансировки впускных каналов состоит в изменении длины впускного канала при сохранении одинаковых размеров его поперечного сечения, особенно высоты впуска. При разных высотах впускных каналов полимер будет затвердевать в них в течение различного времени. В результате

время	подпитки	полостей	будет	неодинаковым,	что	приведет

к получению различных по свойствам изделий.

     В другой литниковой системе (рис. 7, б) условия передачи давления в оформляющую полость одинаковы, т.к. одинаковы пути течения расплава от центрального литника. В результате получаются изделия с одинаковыми эксплуатационными характеристиками.








1.2 Особенности конструкции деталей получаемых литьем

     При выборе способа литья для получения заготовки в первую очередь должен быть рассмотрен вопрос экономии металла. Металлоемкость можно снизить конструктивными и технологическими мероприятиями. Часто закладывается неоправданно большой запас прочности деталей, работающих при незначительных нагрузках. За счет изменения конструкции, образования выемок, изменения толщины стенок, применения коробчатых или тавровых
16

сечений можно достичь значительной экономии металла. При анализе требований, предъявляемых в процессе эксплуатации, возможна замена дорогостоящих материалов.

     При выборе способа получения отливки необходимо оценить все положительные и отрицательные стороны возможных технологических процессов, провести сравнительный анализ.

     При сравнении различных способов литья необходимо учитывать различные факторы.

     Технологические свойства сплава. При пониженной жидкотекучести нежелательно применять литье в металлические формы. При высокой склонности к усадке нежелательно применять литье в металлические формы, так как возможно образование трещин из-за низкой податливости формы, а также литье под давлением из-за сложности пресс-формы.

     Возможности способов для получения отливок без дефектов литейного происхождения и для обеспечения равномерной мелкозернистой структуры, высоких механических свойств.

     Технологичность конструкции детали применительно к каждому рассматриваемому способу.

     При проектировании изготовления литой детали предъявляются ряд требований. Основными из них являются: обеспечение точности размеров, минимальные припуски на обработку, высокую производительность, минимальные дефекты при изготовлении и т.д. Обеспечение данных требований находится в прямой зависимости от конструкции отливки.

     Поэтому при разработке технологического процесса необходимо проанализировать следующие данные:

1. Габариты отливки для обеспечения ее формовки

     2. Конструкцию литейной формы – разъем модели, уклоны, возможность выема модели

3. Конструкцию стержней, их изготовление, вентиляцию и крепление в

форме

17

4. Удобство сборки формы

5. Механическую обработку отливки, расположение базовых мест.

     Отливки должны конструироваться по возможности более простыми, компактными. Кроме этого при формовке по модели следует конструировать отливку таким образом, чтобы линии разъема были прямыми, т.к. криволинейный разъем требует применения фигурной подмодельной плиты. При этом затрудняется также возможности зачистки заусенцев на отливке.

     При конструировании необходимо предусмотреть возможность протягивания модели после формовки в сторону разъема. При этом следует избегать отъемных частей или стержней, усложняющих производство. Часто конструкция даже простых приливов или фланцев на отливке очень усложняет

ее формовку. Особое внимание должно быть уделено оформлению внутренних полостей отливок. Чем проще полость отливки, тем проще процесс ее изготовления. В случае необходимости ребер жесткости на внутренних поверхностях, они должны быть максимально упрощены и сокращены по количеству. В целях упрощения литейная технология расчленяется на ряд более простых составных частей, свариваемых после изготовления. Особое внимание при рассмотрении технологии изготовления литой детали обращается на возможность образования дефектов усадочного происхождения (усадочных раковин, пористости), на возможность возникновения внутренних напряжений и связанных с ними дефектов (остаточных напряжений, коробления, трещин),

на заполняемость стенок формы, обуславливающих недоливы, спаи, пленки и т.д. Анализ технологичности всегда производиться применительно к определенному способу производства заготовок, так как технологичность отливки, полученной различными способами, различны. Отсюда понятно, что при конструировании детали конструктор обязан определится в отношении способа изготовления отливки и окончательная стадия конструирования должна осуществляться в тесном контакте с технологом литейного производства. В условиях серийного, крупносерийного и массового производства заключительным этапом конструирования детали является
18

выпуск опытной партии отливок в производство, внесение окончательных изменений в чертежи деталей.

     Сложные по конфигурации отливки получают литьем под давлением, по выплавляемым моделям, в песчаных формах. Литьем в кокиль получают отливки с простой наружной конфигурацией, а центробежным литьем – отливки типа тел вращения. Наиболее тонкостенные отливки получают литьем по выплавляемым моделям и литьем под давлением. Специальные способы литья применяют для получения мелких и средних отливок, при литье в песчаные формы габариты и масса отливок не ограничены.

Следует выбирать способ, обеспечивающий заданную точность размеров

и шероховатость поверхности. Высокое качество поверхности дает возможность сохранить при механической обработке литейную корку,

имеющую повышенную твердость и износостойкость, снизить себестоимость готовых деталей за счет экономии металла. Специальные способы литья целесообразно применять в крупносерийном и массовом производствах.

     Необходимо учитывать возможности имеющегося оборудования, уровень литейной технологии и технологии механической обработки. Наиболее точным показателем, определяющим эффективность применения того или иного способа, является себестоимость.

1.3 Виды литья

     Литье в землю (литье в песчано-глинистые формы) – является сравнительно простым и экономичным технологическим процессом. Во многих отраслях машиностроения (автомобилестроение, станкостроение, вагоностроение и др.) при массовом производстве отливок чаще всего применяется этот метод. В основном, в качестве материала отливок используется серый чугун, обладающий хорошей жидкотекучестью и малой усадкой (1%), малоуглеродистая сталь (< 0,35%С). Весьма ограничено производятся таким способом отливки из медных и алюминиевых сплавов. Качество металла отливок весьма низкое, что связано с возможностью

19

попадания в металл неметаллических включений, газовой пористостью (из за бурного газообразования при заливки металла во влажную форму). Форма отливок может быть весьма сложной, но все же ограничена необходимостью извлечения модели из формы. Размеры отливки теоретически неограниченны. Таким способом получают самые крупные отливки (до сотни тонн). Это станины станков, корпуса турбин и т. д. Точность получаемых отливок обычно грубее 14 квалитета и определяется специальными нормами точности. Шероховатость поверхности отливок превышает 0,3мм, на поверхности часто наличествуют раковины и неметаллические включения. Поэтому сопрягаемые поверхности деталей, заготовки которых получают таким методом, всегда обрабатывают резанием.

     Литье по выплавляемым моделям - это процесс, в котором для получения отливок применяются разовые точные неразъемные керамические оболочковые формы, получаемые по разовым моделям с использованием жидких формовочных смесей. Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме отливок массой от нескольких грамм до десятков килограмм, со стенками толщиной от 0,5 мм и более, с поверхностью, соответствующей 2—5-му классам точности (ГОСТ 26645-85), и с высокой точностью размеров по сравнению с другими способами литья. По выплавляемым моделям отливают лопатки турбин, режущий инструмент (фрезы, сверла), кронштейны, карабины, мелкие детали автомобилей, тракторов.

     Литье в кокиль – это литье металла, осуществляемое свободной заливкой кокилей. Кокиль – металлическая форма с естественным или принудительным охлаждением, заполняемая расплавленным металлом под действием гравитационных сил. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.


20

     Литье под давлением - принцип процесса литья под давлением основан на принудительном заполнении рабочей полости металлической пресс-формы расплавом и формировании отливки под действием сил от пресс-поршня, перемещающегося в камере прессования, заполненной расплавом. Литье под давлением является наиболее прогрессивным способом изготовления отливок из цветных сплавов (цинковых, алюминиевых, магниевых, латуни), в последнее время широко применяется в точном приборостроении, автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности. Весьма разнообразны конструктивные особенности отливок, получаемых в формах литья под давлением: от простых типа опорных плит, колосников, болванок и втулок, до сложных типа картеров двигателей, головок блоков цилиндров, ребристых корпусов электродвигателей и стоек плугов. Литьем под давлением получают детали с особыми свойствами: повышенной герметичности, износостойкости (например, чугунные с поверхностным и местным отбелом ), окалиностойкости и др. Важно подчеркнуть, что под давлением производят детали различного, в том числе весьма ответственного назначения. Литье под давлением является рациональным только в серийном — массовом производстве из-за трудностей изготовления формы и её высокой стоимости.

     Литье под регулируемым давлением - к литью под регулируемым давлением относят способы литья, сущность которых заключается в том, что заполнение полости формы расплавим и затвердевание отливки происходит под действием избыточного давления воздуха или газа. В практике наибольшее применение нашли следующие процессы литья под регулируемым давлением: литье под низким давлением, литье под низким давлением с противодавлением, литье вакуумным всасыванием, литье вакуумным всасыванием с кристаллизацией под давлением (вакуумно-компрессионное литье). Главными преимуществами являются возможность получения заготовок с минимальными припусками на механическую обработку или без неё и минимальной шероховатостью необработанных поверхностей, а также обеспечение высокой

производительности	и	низкой	трудоёмкости	изготовления	деталей.

21

Применяется для литья поршней, головок блока цилиндров из алюминиевых сплавов и т. д., втулок, элементов подшипников.

     Литье в оболочковые формы - появилось как попытка автоматизировать изготовление разрушаемых форм. На нагретую модель,

выполненную из металла, насыпается смесь песка с частицами неполимеризованного термореактивного материала. Выдержав эту смесь на поверхности нагретой заготовки определенное время, получают слой смеси, в котором частицы пластмассы расплавились и полимеризовались, образовав твердую корку (оболочку) на поверхности модели. При переворачивании резервуара излишняя смесь ссыпается, а корка, с помощью специальных выталкивателей, снимается с модели. Далее, полученные таким образом оболочки , соединяют между собой склеиванием силикатным клеем, устанавливают в опоках и засыпают песком, для обеспечения прочности при заливке металла. Также получают керамические стержни для формирования внутренних полостей отливок. Литье в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы имеет существенное преимущество — простоту автоматизации получения форм. Но надо отметить, что литьем в оболочковые формы невозможно получать крупногабаритные отливки и изделия особо сложной формы. Литье в оболочковые формы отливают: радиаторы парового и водяного отпления, детали автомобилей и ряда машин.

     Центробежное литье - принцип центробежного литья заключается в том, что заполнение формы расплавом и формирование отливок происходят при вращение формы либо вокруг горизонтальной, вертикальной или наклонной оси, либо при её вращение по сложной траектории. Технология центробежного литья обеспечивает целый ряд преимуществ, зачастую недостижимых при других способах, к примеру: высокая износостойкость . высокая плотность металла. отсутствие раковин. в продукции центробежного литья отсутствуют неметаллические включения и шлак. По сравнению с литьем в неподвижные формы центробежное литье имеет ряд преимуществ: повышаются заполняемость форм, плотность и механические свойства отливок. Однако для
22

его организации необходимо специальное оборудование; недостатки, присущие этому способу литья: неточность размеров свободных поверхностей отливок, повышенная склонность к ликвации компонентов сплава, повышенные требования к прочности литейных форм.

     Литье по газифицируемым моделям - технология литья по газифицированным моделям является одной из самых перспективных и развивающихся в настоящее время технологий литья. Эту технологию можно отнести к способу литья по выплавляемым моделям, но отличие в отличии от данных сходных способов модель удаляется (газифицируется) не до заливки, а

в процессе заливки формы металлом, который вытесняя (замещая) «испаряющуюся модель» из формы, занимает освободившиеся пространство полости формы. Области применения литья по газифицированным моделям –

это отливки различной серийности, от единичного производства до промышленных серий.

     Непрерывное литье - сущность способа состоит в том, что жидкий металл равномерно и непрерывно заливают в охлаждаемую форму-кристаллизатор с одного конца и в виде затвердевшего слитка (прутка, трубы, заготовки квадратного, прямоугольного или другого сечения). Затем его вытягивают специальным механизмом с другого конца. С помощью этого способа можно получать отливки из всех известных черных и цветных сплавов. При непрерывном литье возможно получат получение слитка, трубы, профиля неограниченной длины и требуемого поперечного сечения. Способ непрерывного литья используют также и для получения слитков из цветных и черных сплавов. Практически все алюминиевые сплавы для передела прокаткой в листы, профили и другие изделия разливают в слитки данным методом.












23


1.4 Основные понятия литейного производства

Сущность литейного производства состоит в получении отливок

– литых металлических изделий путем заливки расплавленного металла или сплава в литейную форму.

     Литейной формой называют специально изготовленный огнеупорный сосуд, внутренняя полость которого по своим очертаниям соответствует очертаниям требуемой отливки (рис. 8).



































     Рисунок. 8 – Песчаная форма для получения отливки «Шкив», выполненная в трех опоках

     Процесс изготовления формы, заключающей в себя изготовление отдельных частей и подготовку формы к заливке, называется формовкой. Формы заливают во влажном состоянии (формовка по-сырому) или сухом

24

(формовка по-сухому). Формовка по.......................