Главная







Содержание

Литейное производство, немного истории.
Сплавы применяемые в Литейном производстве.
Общие сведения о литейной форме.
С чего начинается изготовление отливок
Сущность Литейного производства.
Специальности Литейного производства.
Оборудование для Литейного производства.
Виды брака в Литейном производстве.

Литейное производство,немного истории.

Значение литейного производства в развитии современной промышленности велико. Почти все приборы, механизмы, оборудование, автомобили, имеют литые детали. Нет такой отрасли машиностроения, где бы не применяли отливки.
Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности пользовались для производства металлических изделий — вначале из меди и бронзы, а затем из чугуна, а позже из стали и других сплавов.
Первым литейным заводом в России по производству бронзовых отливок был пушечно — литейный завод (Пушечная изба), построенный в Москве в 1479 г. Самыми выдающимся из пушечных мастеров был Андрей Чохов, отливший в 1586г., из бронзы знаменитую «Царь-пушку» массой 20 т.

Несколько позже, в 1735г. другой московский литейщик Иван Моторин отлил из бронзы величайший в мире «Царь-колокол» массой 196 т, являющийся замечательным произведением искусства.
В С.Петербурге, Москве  и других городах имеются десятки литых памятников-свидетелей высочайшего искусства русских мастеров-литейщиков.
Первые чугунные отливки изготовляли на металлургических заводах непосредственно из жидкого металла, выплавляемого в доменных печах. Позже на машиностроительных заводах стали строить  самостоятельные чугунолитейные цехи, где в специальных печах, переплавляли чушковый доменный чугун с металлическим ломом. Цех такого типа  впервые был построен в 1774г, на Гусевском заводе, где были установлены опрокидывающиеся шахтные печи — прототип вагранок. В 1868 г, на мальцевских заводах впервые были получены стальные фасонные отливки.
Великий русский ученый  М.В. Ломоносов заложил основы физической химии-фундамента науки о металлах. Начало 19 века характеризуется тем, что литейное дело становится на научную основу, постепенно превращаясь в литейное производство. Этому способствовало развитие науки о металлах,  основателем которой является Д.К. Чернов.Его современники  А.С. Лавров, Н.В. Калакутский дали научное объяснение причин  образования дефектов в  отливках- газовых раковин, ликвации, внутренних напряжений, внеся большой вклад  в науку о литых металлах.
Основными процессами литейного производства  являются плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, , выбивка, очистка, обрубка отливок, термообработка, контроль качества.
Различают отливки черных металлов и сплавов ( стали, серого и ковкого чугуна),  а также отливки из цветных металлов и сплавов ( медных, алюминиевых, магниевых).
Основной способ изготовления отливок – литье в песчаные формы,  в которых получают около 80 %  общего количества отливок. Однако точность и шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения. Поэтому, в последнее время стали применять специальные способы литья: в металлические формы(кокили), под давлением, по выплавляемым моделям, центробежное литье, литье в оболочковые формы, позволяющие получать отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности и минимальными припусками на механическую обработку.
По сравнению с другими способами изготовления заготовок деталей машин (прокатка, ковка, сварка) литейное производство позволяет получать заготовки сложной конфигурации  с минимальными припусками на обработку резанием, хорошими механическими свойствами. Технологический процесс изготовления отливок механизирован и автоматизирован, что  снижает стоимость литых заготовок. Дальнейшее совершенствование технологии ,  повышение их качества отливок,  позволяют коренным образом изменить  технологический процесс,  резко увеличить производительность труда, создать новые высокопроизводительные  литейные машины и автоматы, в конечном счете улучшить  качество продукции  и повысить эффективность производства.
Группа Литейное производство в контакте  присоединяйтесь.

Сплавы применяемые в Литейном производстве.

Чугун- сплав железа с углеродом, с содержанием углерода более 2 % и другими элементами, затвердевающими с образованием эвтектики.
Сталь- классифицируется по химическому составу, структуре, способу получения и применению, далее смотрим только разделение по химическому составу.
По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные . По содержанию углерода стали делятся на низкоуглеродистые (0,09-0,2 % С), среднеуглеродистые ( 0,2-0,45%С), высокоуглеродистые (> 0,5% С), а по содержанию легирующих элементов на низколегированные(< 2,5% легирующих элементов), среднелегированные ( 2-10%), и высоколегированные (> 10%).
Также применяются сплавы цветных металлов: на основе меди, алюминиевые сплавы, магниевые сплавы.

 

Общие сведения о литейной форме.

Отливка получается в результате заполнения полости литейной формы расплавленным металлом, охлаждения его в форме и затвердевания.
Модель это приспособление для получения отпечатка в форме, соответствующего конфигурации отливки.
Залитый в форму металл, при охлаждении затвердевает и уменьшается в объеме, такое явление называется усадкой (поэтому при изготовлении все модели делаются больше, на величину усадки сплава).
В местах механической обработки деталей, необходимо назначать припуск на механическую обработку, слой металла, который будет удаляться при механической обработке. Поэтому, для получения отливки с заданными размерами, модель должна размеры больше, чем отливка, на величину усадки и припусков на механическую обработку.
Внутреннюю полость отливки изготавливают стержнями, которые изготавливаются из песка со связующим, и устанавливаются они в форму на знаковые части модели, оснастка в которой изготавливают стержни, называется — стержневые ящики.
Модели могут изготавливаться из дерева, металла, гипса, пластмасс и других материалов.
Последовательность технологического процесса изготовления отливки рассмотрим на примере отливки чугунной втулки1, см рис 1. По чертежу втулки изготавливается деревянная модель 3.
Модель втулки состоит из двух половин, которые взаимно центрируются с помощью шипов и гнезд. Отверстие втулки 1 оформляется стержнем 9.
Стерженьэто часть литейной формы, его изготавливают из стержневой смеси, уплотняемой в ящике 2. После извлечения из ящика для придания прочности подвергают сушке в печи ( при изготовлении стержней в металлической оснастке сушка осуществляется при помощи нагрева самого стержневого ящика, также применяются способы холодного химического отверждения стержней в стержневом ящике — возможно применение в стержневых ящиках изготовленных из металла, дерева, пластика и других материалов). При сборке литейной формы сухой стержень устанавливают стержневыми знаками в соответствующие гнезда формы, полученные с помощью знаков 4 модели 3. Длина стержня больше длины полости отливки на величину знаков.
Литейную форму для втулки собирают из двух полуформ: верхней 6 и нижней 14. Полуформы изготавливают из формовочной смеси, уплотняемой в металлических рамках, называемых опокой 7.
Изготовление литейной формы втулки.
Рис 1
На подопочную плиту 10 устанавливают половинку модели 3, по которой необходимо получить отпечаток в нижней полуформе, а также опоку 7, рис 1а. Поверхность модели 3 и плиты 10 посыпают сухим разделительным песком или опрыскивают разделительной жидкостью ( керосином или др.), после чего в опоку насыпают формовочную смесь и уплотняют ее. Излишек формовочной смеси счищают с поверхности полуформы, опоку переворачивают на 180° и устанавливают на подопочную плиту 10. Затем на нижнюю половинку модели устанавливают верхнюю половинку модели, на нижнюю опоку — верхнюю, рис 1б. Вновь посыпают поверхность модели разделительным песком, ставят модели литников, засыпают формовочную смесь в верхнюю опоку и уплотняют ее.
Снимают верхнюю полуформу, извлекают половины модели, устанавливают стержень, рис 1в и собирают форму. Для точной сборки формы опоки имеют специальные втулки 11, в которые входят центрирующие штыри 5. При заполнении формы расплав давит на ее стенки, в результате чего верхняя опока может подняться, и тогда по плоскости разъема образуется зазор, через который расплав может вытекать из формы. Для предотвращения этого, верхнюю полуформу крепят к нижней скобами 13, а иногда ставят на верхнюю полуформу груз.
При заливке металл поступает в полость 8 формы по литниковым каналам. Систему каналов, подводящих металл в форму, называют литниковой. Литниковая система состоит из стояка 12 (вертикальный канал), шлакоуловителя 15 и питателя 16, через который металл поступает в форму. К литниковой системе относится также выпор 17. Выпор служит для вывода из формы воздуха, газов и для контроля заполнения формы. После затвердевания и охлаждения металла форму разрушают, отливку освобождают из формовочной смеси, выбивают стержень, отделяют литники, поверхность отливки очищают от формовочной смеси. Описанную выше литейную форму называют разовой, т.к. она используется разово. Разовые литейные формы изготовляют из формовочных смесей, основной составляющей которой является кварцевый песок. В качестве связующей добавки, придающей прочность смеси, используют глину. Прочность таких смесей относительно невысока, а давление металла на стенки формы достаточно велико, поэтому формы из песчано-глинистых смесей приходится делать толстостенными.Однако , если в качестве связующего использовать материалы, придающие высокую прочность формовочной смеси, то разовую литейную форму можно сделать оболочковой ( тонкостенной). Это позволяет резко сократить расход формовочной смеси, а также, благодаря ее особым свойствам, повысить точность и уменьшить шероховатость поверхности отливки.
В разовых толстостенных формах можно получать отливки сложной конфигурации массой от нескольких граммов до десятков тонн из различных сплавов в условиях как единичного, так и массового производства. Это объясняется относительной простотой технологического процесса, низкой стоимостью используемых материалов, достаточной точностью отливки, хорошей шероховатостью поверхности, возможностями механизации и автоматизации процесса их изготовления.
В литейном производстве применяют также формы, изготовляемые из высокоогнеупорных масс, например, на основе графита. В таких формах можно получать до нескольких десятков отливок без существенного износа форм. Эти формы называют полупостоянными. Их применяют в мелкосерийном производстве отливок из чугуна, цветных сплавов(алюминиевых, магниевых, медных). Для массового производства стойкость этих форм недостаточная, а для единичного производства высока стоимость их изготовления.
Широкое применение находят металлические формы (кокили), называемые постоянными. В этих формах можно получать от нескольких десятков до нескольких тысяч отливок из стали, чугуна и цветных сплавов. Отливки могут быть сложной конфигурации и массой в несколько тонн. Наиболее часто в металлических формах изготовляют отливки малой и средней ( до нескольких десятков килограммов) массы из легких цветных сплавов.
Отливки, полученные в металлических формах, имеют чистую поверхность повышенную точность размеров. Применение постоянных форм позволяет исключить формовочную смесь, улучшить условия труда, механизировать и автоматизировать производство. Однако стоимость металлических форм достаточно высокая, поэтому их применяют в условиях крупносерийного и массового производства.

 

С чего начинается изготовление отливок.

Чертежи детали, которая планируется для изготовления методом литья, прорабатываются инж.технологом литейного производства на технологичность.
Т.е., технолог литейного производства, прорабатывая чертеж детали смотрит возможно ли изготовить отливку по заданным параметрам в поле чертежа детали, определяет линию разъема, место питания отливки, наличие стержней, припуски на мех.обработку, линию разъема стержневых ящиков ( при их наличии), при отсутствии замечаний на технологичность, чертеж отливки с согласованными ТУ, согласовывается с заказчиком литья, далее, после согласования чертежей, выдается задание на проектирование и изготовления модельной и стержневой оснастки. Процесс проектирования и изготовления модельной и стержневой оснастки должен контролировать инж.технолог литейного производства, при затруднениях при проектировании и изготовлении оснастки, именно технолог- литейщик должен решать все возникающие вопросы с потребителем литья, значит и квалификация технолога должна быть высокой.

 

Сущность Литейного производства.

В чем же заключается сущность Литейного производства ?
Сущность литейного производства заключается в следующем:
Изготовление качественной литейной формы с последующей заливкой каким- либо сплавом, с целью получения годных отливок с минимальным процентом брака . Максимально соответствующих заданным требованиям исходя из технических условий заданных технической документацией на отливку.
Конечно, чтобы получить такую отливку требуется сначала грамотно составить технологический процесс, позволяющий при его соблюдении получить годное литье. А без знаний, которыми владеет инженер литейного производства это маловероятно.
Помимо этого требуются материалы для литейного производства, применение которые в соответствии с технологическим процессом литейного производства также гарантирует получение качественного литья.

Специальности Литейного производства.

В Литейном производстве работают рабочие по следующим специальностям :
1. Шихтовщик
2. Земледел
3. Формовщик машинной формовки
4. Формовщик ручной формовки
5. Сушильщик форм и стержней
6. Стерженщик
7. Выбивальщик
8. Заливщик металла
9. Плавильщик металлов и сплавов
10. Сталевар
11. Огнеупорщик
12. Обрубщик
13. Чистильщик
14. Термист
Выше были перечислены основные специальности Литейного производства.
Помимо перечисленных основных специальностей также есть и другие, как это:
1. Лаборант для проведения экспрес-анализа качества смесей
2. Лаборант для проведения экспресс-анализа качества металла
3. Модельщик
4. Слесарь-ремонтник
5. Слесарь-наладчик
6. Крановщик
7. Контролер
8. Уборщик производственных помещений.

Оборудование для Литейного производства.

   В литейном производстве применяется разнообразное оборудование для производства отливок, рассмотрим основное оборудование.
Формовочное — применяется для изготовления литейных форм. Формовочные машины бывают встряхивающие, встряхивающие с допрессовкой, автоматические формовочные линии, которые бывают с опоками с горизонтальной линией разъема, так и без опочные автоматические формовочные линии с горизонтальной и вертикальной линией разъема, помимо этого при изготовлении форм применяются пескометы, для изготовления форм из ХТС применяются рукавные смесители.
Стержневое – применяется для изготовления стержней. Стержневые машины бывают пескострельные, с последующей сушкой стержней в сушилах. Также используются стержневые пескострельные машины с отверждением стержней в стержневом ящике, которые в свою очередь подразделяются на нагрев стержневых ящиков газовый и электрический. В последнее время стали применяться пескострельные стержневые автоматы с холодным отверждением стержней в стержневых ящиках- это наиболее современный процесс изготовления стержней.
Смесеприготовительное— применяется для приготовления формовочных и стержневых смесей, как я уже сообщал, применяются различные смесители для ХТС, смешивающие бегуны и смесителе в комплекте с автоматическими формовочными линиями.
Плавильное — применяется для выплавки металлов и сплавов требуемых по техпроцессу. В литейных цехах в основном применяется дуговые и индукционные плавильные печи с различной емкостью, плавильное оборудование выбирается в зависимости нужного количества жидкого металла для выпуска определенного объема продукции.
Заливочное — применяется для транспортировки жидкого металла до форм и заливки жидкого металла в формы, в основном это барабанные ковши для транспортировки жидкого металла и разливочные ковши различной металлоемкостью.
Выбивные установки – применяются для выбивки отливок из формы и удаления стержней из отливок.
Очистное оборудование – применяется для очистки литья от формовочной и стержневой смеси, это очистные барабаны непрерывного и периодического действия с мягкой постелью либо с поворотными столами, очистные дробеметные камеры без подвального исполнения.
Термические печи – применяются для термообработки литья, печи для термообработки литья бывают проходные и тупиковые. Термические печи применяются в литейных цехах для отжига, нормализации, улучшения, закалки выпускаемого литья.
Также применяется оборудование: твердомеры для проверки плотности набивки форм, твердомеры для определения твердости металла, лабораторное оборудование для определения физико-механических свойств металлов и сплавов, физико-механических свойств формовочных и стержневых смесей, оборудование для определения химического состава выплавляемых металлов и сплавов.
Также применяется подъемно-транспортное оборудование, для транспортировки шихтовых материалов, отливок, стержней внутри литейного цеха.

Виды брака в Литейном производстве.

Брак даже на передовых заводах составляет 2-5% , а в некоторых случаях, на особо ответственных отливках до 20% от выпускаемого литья, в результате чего предприятие несет лишние затраты на производства, может даже потерять заказы на изготовление литья, а потребитель получает некачественное литье.
В литейных цехах имеются площадки брака, на которых скапливается дефектное литье, выявленное в процессе производства, как правило это выявляется на финишных операциях- обрубка, очистка и заточка литья, в очистных отделениях.
Дефектные отливки рассматриваются комисионно в присутствии мастеров участков литейного цеха, представителей службы контроля и технологической службы.
По результатам разбраковки литье либо считается окончательным браком и подлежит списанию на участок-виновник, либо если дефект можно исправить отливки отправляются на исправление дефектов, оформляются акты списания брака и регистрируется литье с исправимыми дефектами, по результатам площадки брака составляются технологические либо организационные мероприятия, направленные на снижение брака а в идеале на полное устранение причин возникновения брака.
Классификация дефектов литья.
Дефекты отливок можно разделить на четыре группы:
1. Внешние дефекты, которые образуются на поверхности отливок (несоответствие размеров и массы,,спай, приливы )
2. Объемные дефекты, расположенные внутри отливки и нарушающие ее целостность (горячие и холодные трещины, газовые раковины)
3. Несоответствие химического состава и структуры отливок
4. Неудовлетворительные механические свойства.
Несоответствие размеров отливки чертежному может быть последствием неправильно назначенной усадки при изготовлении модельного комплекта, неточностью сборки формы, слабая набивка полуформ. Это можно устранить более плотной набивкой верхней и нижней полуформ, доведением модельной оснастки.
Несоответствие массы заданным ТУ в поле чертежа, возникают по тем же причинам, что и несоответствие размеров.Кроме перечисленного, увеличение массы возможно в следствии деформации формы при заливке жидким металлом.
Спай и недолив образуется из-за не слившихся потоков металла в форме, потерявших жидкотекучесть до полного заполнения формы металлом. Данные дефекты появляются в следствии недостаточной температуры заливаемого в форму жидкого металла, через питателя малого сечения, при повышенной влажности формовочной смеси.
Заливы возникают из-за изношенности опок, их короблении, плохого крепления формы, неисправности модельной и стержневой оснастки.
Перекос в литье, образуется в результате износа спарного хозяйства опок, небрежной сборки формы, неправильного монтажа моделей на модельной плите.
Пригар — прочное соединение поверхности отливки с формовочной или стержневой смесью образующееся в результате недостаточной огнеупорности формовочных материалов, их засоренности примесями, слабой набивки полуформ, повышенной влажности формовочной смеси, недостаточной просушенности стержней.
Ужимины — узкие и длинные вмятины на теле отливки, покрытые слоем металла, отделенного от основного тела отливки прослойкой формовочной смеси. Образуются но больших плоских поверхностях, в следствии теплового воздействия металла на формообразующую поверхность формы,в результате чего поверхностные слои форм разогреваются и деформируются, образую ужимины.
Для предотвращения образования ужимин нужно выполнять требования технологического процесса: уплотнять полуформы не более заданной плотности набивки, заливать форму с температурой металла согласно утвержденного технологического процесса изготовления отливок, увеличить скорость заливки металла в форму, применять противопригарные краски хорошего качества.
Горячие трещины возникают при высокой температуре заливки металла в форму, неправильной конструкции литниковой системы, при плохой податливости форм и стержней, неправильной конструкции отливки, при отклонении хим. состава сплава.
Холодные трещины возникают при неравномерном охлаждении разных частей отливки, из-за преждевременной выбивке отливок из формы, при очистке, бой при перекладке между операциями.
Газовые раковины— пустоты округлой формы в теле отливки с гладкой поверхностью, бывают наружные (открытые) и внутренние (закрытые), возникают из-за повышенной газотворности и низкой газопроницаемости формы, неправильной вентиляции формы, повышенной влажности формы и стержней, повышенная насыщенность жидкого металла газами.
Обвал формы (подрыв формы). Возникает при низкой прочности формовочной смеси, при неисправности формовочного оборудования, сильные толчки и удары по форме при ее сборке.
Шлаковые раковины — находятся на поверхности и внутри отливки. Возникают при заливке металла в форму из-за некачественной очистки металла от шлака в ковше, низкой стойкости футеровки ковшей, неправильной конструкции литниковой системы.
Усадочные раковины возникают из-за недостаточного питания отливки в процессе кристаллизации, не технологичности отливки, заливки в форму горячего металла.
Рыхлота и усадочная пористость — образуются при недостаточном питании отливки жидким металлом в процессе ее затвердевания, и в утолщенных местах. Для предотвращения рыхлоты в утолщенных частях отливки ставят холодильники, изменяют конструкцию отливки выравнивая толщину стенок.
Нарушение химического состава сплава, несоответствие механических свойств не соответствующих чертежному происходит из-за неправильной дозировки компонентов металлической шихты перед завалкой в плавильную печь.

Каталог webplus.info




Создание сайтов

Белый каталог сайтов


Интернет-статистика