Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка на курсову по матеріалознавству№ 918

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
3.45 Mб
Скачать

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ’ЯЗКУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ

Кафедра «Вагони»

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

ізавдання до курсової роботи

здисципліни «МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО І ТЕХНОЛОГІЯ МАТЕРІАЛІВ» розділу «Технологія ливарного виробництва»

для студентів механічних спеціальностей усіх форм навчання

Київ 2008

УДК 621.791; 669.017

Методичні рекомендації і завдання до курсової роботи з дисципліни «Матеріалознавство і технологія матеріалів» розділу «Технологія ливарного виробництва», для студентів механічних спеціальностей усіх форм навчання. -

К.: ДЕТУТ, 2008 . – 57 с.

У роботі наведені методичні рекомендації і завдання до виконання курсової роботі з розділу “Технологія ливарного виробництва”, а також основні теоретичні відомості про ливарне виробництво, що охоплюють коло знань, якими повинен володіти спеціаліст-механік для розв’язання практичних задач з виготовлення виливків.

Методичні рекомендації призначені для студентів механічних спеціальностей денної і заочної форм навчання.

Укладачі: Т.П.Даніленко, к.т.н., доцент М.Б.Кельріх, д.т.н., професор Н.С.Брайковська, к.т.н., доцент Н.Л.Белевцова, к.т.н., доцент

Рецензенти: Гарнець В.М., к.т.н., професор Черних Ю.М., к.т.н., доцент

2

ВСТУП

Методичні рекомендації призначені для виконання курсової роботи студентами заочної і денної форм навчання, що вивчають дисципліну «Матеріалознавство і технологія матеріалів». Основна мета методичних рекомендацій - закріплення і поглиблення знань, отриманих студентами при вивченні розділів дисципліни «Виробництво металів» і «Технологія ливарного виробництва», а також допомога у виконанні курсової роботи.

У методичних рекомендаціях наведені варіанти завдань, порядок і приклад виконання роботи, теоретичні відомості і довідкові матеріали, які необхідні для вирішення поставлених завдань.

Запитання, на які студент має відповісти, стосуються технологічних процесів отримання чавунів, сталей, мідних і алюмінієвих сплавів; методів їх рафінування, їх ливарних властивостей, особливостей отримання рідкого металу у ливарних цехах тощо.

Особлива увага в запитаннях приділяється безпосередньо ливарному виробництву: литтю у разові форми і спеціальним способам лиття; процесам виготовлення ливарних форм; технологічним операціям лиття; складу і властивостям формових і стержневих сумішей; основним правилам конструювання виливка.

Технологічна задача стосується розробки технологічного процесу виготовлення виливка заданої деталі. В задачі вирішуються питання проектування виливка, його дерев’яної моделі, стержнів і самої ливарної форми; виконується розрахунок маси виливка, розмірів поперечних перетинів елементів ливникової системи; тривалості заливання.

1. Загальні методичні вказівки щодо виконання роботи

Студент виконує свій варіант роботи, який визначається за допомогою табл. 1 за двома останніми цифрами навчального шифру (заочна форма навчання), або за порядковим номером у груповому журналі (стаціонар). Заміна варіанта завдання на інший може здійснюватися тільки з дозволу викладача.

До курсової роботи входять два теоретичних питання і технологічна задача. Робота має являти собою короткі змістовні відповіді на питання завдання і розв’язання задачі.

Текст питань потрібно повністю навести у роботі, відповіді на запитання мають бути точними і суттєвими. Якість відповіді визначається не її обсягом, а конкретністю, чіткістю і ясністю викладу. На запитання слід відповідати самостійно, використовуючи матеріал підручників, довідників, посібників і конспекту лекцій.

Обсяг пояснювальної записки – 10-15 сторінок. Креслення або ескізи при розв’язанні технологічної задачі мають бути виконані на аркушах формату А4 і оформлені з урахуванням вимог ЄСКД. Усі надписи на кресленнях

3

 

 

 

 

 

Таблиця 1

Дві останні

Номери запитань

Дві останні

Номери запитань

цифри

до курсової роботи

цифри

до курсової роботи

навчального

 

 

навчального

 

 

шифру

 

 

шифру

 

 

01, 27

1, 27, 53

53, 79

1, 27,

79

02, 28

2, 28, 54

54, 80

2, 28,

80

03, 29

3, 29, 55

55, 81

3, 29,

81

04, 30

4, 30, 56

56, 82

4, 30,

82

05, 31

5, 31, 57

57, 83

5, 31,

83

06, 32

6, 32, 58

58, 84

6, 32,

84

07, 33

7, 33, 59

59, 85

7, 33,

85

08, 34

8, 34, 60

60, 86

8, 34,

86

09, 35

9, 35, 61

61, 87

9, 35,

87

10, 36

10, 36, 62

62, 88

10, 36, 88

11, 37

11, 37, 63

63, 89

11, 37, 89

12, 38

12, 38, 64

64, 90

12, 38, 90

13, 39

13, 39, 65

65, 91

13, 39, 91

14, 40

14, 40, 66

66, 92

14, 40, 92

15, 41

15, 41, 67

67, 93

15, 41, 93

16, 42

16, 42, 68

68, 94

16, 42, 94

17, 43

17, 43, 69

69, 95

17, 43, 95

18, 44

18, 44, 70

70, 96

18, 44, 96

19, 45

19, 45, 71

71, 97

19, 45, 97

20, 46

20, 46, 72

72, 98

20, 46, 98

21, 47

21, 47, 73

73, 99

21, 47, 99

22, 48

22, 48, 74

74, 00

22, 48,

100

23, 49

23, 49, 75

75

23, 49, 91

24, 50

24, 50,

76

76

24, 50,

92

25, 51

25, 51, 77

77

25, 51, 95

26, 52

26, 52, 78

78

26, 52, 96

 

 

 

 

 

 

виконуються креслярським шрифтом. Текст пишуть чітко, акуратно, виділяючи назви розділів. За необхідності в тексті варто наводити схеми, що пояснюють відповідь, ескізи або креслення.

У пояснювальній записці мають бути титульний аркуш, оформлений за Додатком 1; зміст завдань; відповіді на теоретичні запитання з висновками; список літератури, яку використано. Розрахункову частину слід виконувати в послідовності, яка рекомендується у цих методичних рекомендаціях, і за наведеним прикладом.

Ескізи деталей до завдань наведені в Додатку 2.

2.Запитання і завдання до курсової роботи

1.Вихідні матеріали, що використовуються для одержання чавуну, їхпризначення.

2.Основні види залізних руд, їх характеристика.

3.Доменна пічь, її устрій і призначення.

4.Фізико-хімічні процеси одержання чавуну в доменній печі.

4

5.Суть процесу виплавки сталі у мартенівській печі. Основні фізико-хімічні процеси одержання сталі.

6.Особливості процесу виплавки сталі у кисневих конвертерах.

7.Виробництво сталі у дуговій електропечі.

8.Процес виплавки сталі в індукційній тигельній печі.

9.Суть і особливості процесу вакуумно-дугової переплавки сталі.

10.Суть і особливість процесу електрошлакової переплавки сталі.

11.Суть і особливості процесу одержання чавуну у вагранці.

12.Основні методи позапічного рафінування сталі. Вакуумна обробка, обробка синтетичними шлаками.

13.Кристалізація і будова сталевих зливків.

14.Порівняльна оцінка способів розливання сталі зверху й сифоном і якості зливків, отриманих цими способами.

15.Безперервне розливання сталі, його переваги.

16.Виробництво міді з мідних руд. Особливості процесу.

17.Виробництво алюмінію з алюмінієвих руд. Особливості процесу.

18.Виробництво магнію з магнієвих руд. Особливості процесу.

19.Процес розкиснення сталей. Сталі спокійні, напівспокійні, киплячі.

20.Особливості отримання рідкого металу і виготовлення виливків з алюмінієвих сплавів.

21.Особливості отримання рідкого металу і виготовлення виливків з ковкого і високоміцного чавуну.

22.Особливості отримання рідкого металу і виготовлення виливків із сірого чавуну.

23.Особливості отримання рідкого металу і виготовлення виливків зі сталей.

24.Особливості отримання рідкого металу і виготовлення виливків з мідних сплавів.

25.Методи отримання порошкових матеріалів і з них напівфабрикатів і виробів з них.

26.Властивості полімерних матеріалів. Склад пластмас та їх класифікація. Виготовлення виробів з пластмас.

27.Суть ливарного виробництва. Загальна схема технологічного процесу виготовлення виливків.

28.Формування – процес виготовлення ливарної форми. Ручне і машинне формування.

29.Заливання ливарної форми рідким металом, кристалізація металу і його охолодження. Вплив структури виливків на їх властивості. Обладнання для заливання.

30.Ливарні властивості сплавів, їх вплив на якість виливків.

31.Склад і призначення формових і стержневих сумішей. Вимоги до їх властивостей.

32.Призначення моделей, стержневих ящиків і опок при виготовленні виливків. Відмітні риси моделі порівняно з виливком і готовою деталлю.

33.Заливання форм металом. Температура, тривалість заливання, обладнання.

5

34.Основні види брака виливків. Виправлення браку.

35.Технологічний процес виготовлення виливків у разових піщано-глинистих формах.

36.Склад модельного комплекту для ручної формовки, матеріали, з яких його виготовляють. Ливникова система, її елементи і призначення.

37.Охолодження, вибивка, обрубка й очистка виливків. Обладнання для цих операцій.

38.Разові і багаторазові ливарні форми, їх стисла характеристика.

39.Лиття в оболонкові форми. Суть способу і його особливості, ливарна оснастка, устаткування.

40.Лиття з використанням моделей, які виплавляються. Суть способу і його особливості.

41.Ручне формування з використанням шаблонів і моделей з від’ємними частинами.

42.Лиття у кокіль. Суть способу і його особливості.

43.Електрошлакове лиття. Суть способу та його особливості.

44.Лиття під тиском. Суть способу. Схема процесів виготовлення виливків на машинах литтям під тиском із холодною та гарячою камерами пресування.

45.Відцентрове лиття. Схема процесу. Ливарна оснастка. Технологічні можливості і галузі застосування відцентрового лиття.

46.Види разових і багаторазових ливарних форм та способи їх виготовлення.

47.Машинне формування. Особливості процесу, види формувальних машин.

48.Технологічність конструкції литих деталей, правила конструювання виливка.

49.Призначення і виготовлення стержневих ящиків і стержнів; матеріали, які застосовуються для виготовлення стержнів.

50.Ливарна форма, виготовлена ручним формуванням, її елементи і їх призначення.

51.Технологія ручної формовки в двох опоках по роз’ємній моделі.

52.Основні правила конструювання виливка.

53-100. Технологічна задача. Відповідно до варіанта завдання (табл. 2)

розробити технологічний процес виготовлення виливка заданої деталі.

Процес розробляти відповідно до умов одиничного або дрібносерійного виробництва.

При цьому виконати ескізи: а) деталі;

б) модельно-ливарної технологічної розробки; в) виливка; г) моделі; д) стержня;

е) зібраної форми в розрізі з ливниковою системою.

Провести розрахунок ливникової системи, витрат металу для виготовлення виливка, тривалості заливання.

6

3. Методичні рекомендації щодо виконання курсової роботи Запитання 1-26 ставляться до розділів, які стосуються основ

металургійного виробництва і особливостей отримання рідкого металу і виготовлення виливків з різних сплавів. Для правильних відповідей на запитання цих розділів потрібно вивчити суть металургійного виробництва, матеріали для виробництва металів, способи одержання металів, особливості виробництва чавуну, сталі і кольорових металів, а також отримання рідкого металу і виливків з нього.

Даючи відповіді на запитання 1-26, потрібно засвоїти і вміти пояснити фізико-хімічні основи металургійного виробництва, охарактеризувати матеріали для виробництва чорних і кольорових металів: руду, флюси, паливо, вогнетривкі матеріали. Викласти суть піро-, гідро-, електро- і хімікометалургійних способів отримання металів з руд. Засвоїти схему доменної печі, пояснити при цьому призначення її окремих ділянок. Дати докладну характеристику матеріалів, що є основними для процесу виплавки чавуну. Засвоїти принцип роботи і схему мартенівської печі, кисневого конвертора, дугової електропечі, індукційної тигельній печі, вагранки. Потрібно вивчити основні способи переплавки сталі з метою покращення її якості (вакуумнодугового, електрошлакового), методи позапічного рафінування сталі (вакуумна обробка, обробка синтетичними шлаками тощо). Для всіх пристроїв потрібно зазначити основні вузли, пояснити і охарактеризувати технологічні процеси виготовлення сплавів, описати особливості і переваги різних способів виплавки сталей і чавуну.

Потрібно засвоїти особливості отримання рідкого металу для лиття, розібратися з принципами роботи відповідних агрегатів для розтоплення чавунів, сталей, сплавів на основі міді, алюмінію, магнію. При цьому варто описати особливості технологічних процесів і охарактеризувати основні операції. Потрібно пояснити особливості виготовлення виливків з чавуну, сталі, кольорових сплавів, виходячи з їх ливарних властивостей; охарактеризувати обладнання для отримання рідкого металу, ливарне обладнання, способи підвищення якості виливків. Відповідаючи на запитання цього розділу, потрібно також засвоїти склад, властивості, способи отримання порошкових і полімерних матеріалів, дати технологічні схеми виготовлення деталей з них.

Запитання 27-52 ставляться до розділу «Ливарне виробництво». При вивченні цієї теми і підготовці відповідей на запитання потрібно знати, що на ливарному виробництві одержують деталі різноманітної складності і розмірів з більш низькою у деяких випадках їх вартістю порівняно з іншими способами виготовлення деталей.

Основними запитаннями при вивченні цього розділу є:

1)загальна схема технологічного процесу виготовлення виливків;

2)склад і призначення модельного комплекту;

7

3)особливості будови моделей і стержневих ящиків;

4)призначення й особливості виготовлення стержнів;

5)ливарні властивості сплавів;

6)технологічний процес виготовлення ливарної форми (формування);

7)матеріали і суміші для виготовлення форм і стержнів;

8)правила конструювання виливків;

9)особливості виробництва виливків із різних сплавів: чавуну, сталі, кольорових сплавів;

10)спеціальні способи лиття, їх особливості і застосування;

11)види браку виливків і способи виправлення браку.

Увідповідях на запитання головну увагу варто приділити відмінностям моделей від виливків (матеріал, рознімання, усадка, стержневі знаки, припуски), призначенню стержнів і особливостям їх розміщення у формі, а також конструкції ливникової системи. Слід зазначити, що у деяких випадках виливки не потребують подальшої механічної обробки і їх застосовують безпосередньо після очистки й обрубки, зробленої в ливарному цеху (корпуси автозчеплення і фрикційних апаратів, тягові хомути, гальмові колодки та ін.). При цьому треба докладно описати і дати необхідні схеми технологічних процесів формування, пристосувань, оснастки, матеріалів. Потрібно знати і вміти пояснити явища, що відбуваються при кристалізації металу, насамперед фізичну суть процесу усадки, що залежить від марки сплаву, його хімічного складу, температури заливання та ін. Навести приклади матеріалів, з яких виготовляють формові і стержневі суміші, їх властивості, схеми процесів

виготовлення стержнів і ливарних форм. У відповідях варто наводити ескізи обладнання для виконання певних операцій технологічного процесу лиття. Слід наводити приклади використання на залізничному транспорті деталей, отриманих литтям, вказуючи їхнє призначення, і марки сплавів, з яких їх виготовлено.

Запитання 39-45 ставляться до спеціальних методів ливарного виробництва. У відповіді потрібно охарактеризувати зазаначений спеціальний спосіб лиття і особливості його застосування, описати схеми, послідовність його технологічних операцій, устаткування; пояснити особливості конструкції виливків (точність розмірів, складність форми, матеріал виливків тощо). Потрібно засвоїти особливості лиття точних за розмірами виливків із кольорових і чорних металів з мінімальними припусками на обробку.

Запитання 53-100. Технологічна задача. Згідно з варіантом завдання (табл. 2) розробити технологічний процес виготовлення заданого виливка у разовій піщано-глинистій формі. Усі задані варіанти відрізняються конструкцією деталі або її розмірами і видом ливарного сплаву. Для виконання завдання потрібно уважно вивчити конспект лекцій, відповідні розділи літератури (1-8), довідкові матеріали, методичні рекомендації.

8

 

 

Деталі до технологічної задачі

Таблиця 2

 

 

 

Номер

Номер

Варіант

Назва деталі

Матеріал

запитання

рисунка

розмірів

 

деталі

53

І-1

А

Обойма

сталь 40ХЛ

79

Б

54

І-2

А

Втулка

СЧ30

80

Б

55

І-3

А

Втулка зубцювата

сталь 55Л

81

Б

56

І-4

А

Корпус

сталь 40Л

82

Б

57

І-5

А

Стакан пускового мотора

сталь 20ГЛ

83

Б

58

І-6

А

Фланець

сталь 50Л

84

Б

59

І-7

А

Корпус підшипника

сталь 35Л

85

Б

60

І-8

А

Втулка

СЧ15

86

Б

61

І-9

А

Корпус підшипника тепловоза

СЧ20

87

Б

62

І-10

А

Стакан

сталь 20ГЛ

88

Б

63

І-11

А

Ролик ручного гальма

СЧ15

89

Б

64

І-12

А

Серга

СЧ20

90

Б

65

І-13

-

Кришка

сталь 35Л

91

І-27

А

Кришка

СЧ20

66

І-14

-

Кронштейн коромисла

СЧ15

92

І-27

Б

Кришка

сталь 35Л

67

І-15

А

Втулка

сталь 30ГЛ

93

Б

68

І-16

А

Розпірка буксової напрямної

СЧ15

94

Б

69

І-17

-

Каток

СЧ15

95

І-28

Б

Кришка

сталь 35Л

70

І-18

-

Стакан підшипника

сталь 30ХГСЛ

96

І-28

А

Кришка

сталь 35Л

71

І-19

А

Вісь

СЧ20

97

Б

72

І-20

-

Головний шків

СЧ30

 

 

 

 

 

98

І-26

Б

Стакан

сталь 30ХГЛ

73

І-21

-

Корпус

сталь 45Л

99

І-23

Б

Шестерня шпінделя

сталь 45Л

74

І-22

А

Кронштейн

СЧ20

00

Б

75

І-23

А

Шестерня шпінделя

сталь 45Л

76

І-24

-

Фланець

СЧ15

77

І-25

-

Колесо зубцювате

сталь 40Л

78

І-26

А

Стакан

сталь 30ХГЛ

9

4. Загальні теоретичні відомості

Суть ливарного виробництва полягає в тому, що фасонну деталь або її заготовку одержують заливанням рідкого металу в ливарну форму, робоча порожнина якої відповідає розмірам і формі цієї деталі (або заготовки). Після кристалізації металу литу деталь (заготовку), що називається виливком, виймають із ливарної форми і, у разі потреби, відправляють у механічний цех для подальшої обробки різанням. Виливок має максимально наближатися за геометрією та розмірами до готової деталі з метою зменшення витрат металу, трудоємкості її виготовлення і подальшої обробки. Він відрізняється від готової деталі наявністю елементів, що усуваються в ході подальшої обробки різанням: припуски, технологічні напуски, надмірна шорсткість поверхні.

Для одержання виливків використовують різноманітні ливарні форми, що відрізняються матеріалом, строком служби, станом перед заливанням і технологією виготовлення. У більшості випадків виливок виготовляють у разових формах. Після заливання, кристалізації та охолодження металу цю форму руйнують для видалення затверділого виливка, тобто її використовують тільки один раз, тому вона й зветься разовою.

Як правило, разова ливарна форма складається з двох половин, які звуться півформами.

Більшість разових ливарних форм виготовляють з піщано-глинистих формових сумішей. Суміш складається з наповнювача (піску), зв’язуючої речовини (вологої глини, її 8-12 %), протипригарних та інших речовин спеціального призначення. Головними властивостями формової суміші є пластичність, міцність, вогнетривкість, газопроникність, податливість, відсутність пригоряння.

Для виготовлення разової ливарної форми використовують, як правило, дві парні опоки – верхню і нижню. Опока – це пристрій у вигляді рамки (прямокутного або іншого перерізу), яка призначена для виготовлення ливарної півформи. У процесі виготовлення форми в опоки насипається і там ущільнюється формова суміш, в якій за допомогою дерев’яної моделі виливка формується робоча порожнина форми. Після ущільнення суміші модель виливка виймається з форми і на місці її розташування лишається робоча порожнина.

Процес виготовлення виливків складається з низки технологічних операцій, основними з яких є:

1)виготовлення моделі виливка і стержневого ящика або ящиків;

2)підготовка формувальних і стержневих сумішей;

3)виготовлення ливарної форми (формування) і стержнів;

4)розплавлення металу;

5)заливання форми рідким металом;

6)вибивка, обрубка й очищення виливка;

7)контроль якості виливка і, у разі потреби, його термообробка.

10