- •Часть 2. Технология
- •I. Основные свойства конструкционных материалов
- •1. Свойства металлов
- •II. Металлургическое производство
- •1. Сущность металлургического производства
- •2. Основные способы получения металлов из руд
- •3. Материалы для производства металлов и сплавов
- •4. Производство чугуна
- •4.1. Материалы, применяемые для производства чугуна
- •4.2. Подготовка руд к плавке
- •4.3. Выплавка чугуна
- •4.4. Физико-химическая сущность доменного процесса
- •4.5. Продукты доменного производства
- •5. Производство стали
- •5.1. Сущность процесса
- •Состав передельного чугуна и низкоуглеродистой стали, %
- •5.2. Способы получения стали
- •5.3. Разливка стали
- •5.4. Строение стальных слитков
- •5.5. Способы повышения качества стали
- •III. Способы получения заготовок литьем
- •1. Сущность литейного производства
- •2. Способы изготовления отливок
- •3. Изготовление отливок в разовых формах
- •3.1. Модельные комплекты для ручной и машинной формовки
- •3.2. Формовочные и стержневые смеси Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
- •Состав формовочных и стержневых смесей
- •Виды формовочных смесей и их применение
- •3.3. Технология ручной формовки
- •Формовка в двух опоках по разъемной модели
- •3.4. Технология машинной формовки. Формовочные машины
- •3.5. Заливка форм, выбивка отливок и стержней, обрубка и очистка отливок Заливка форм
- •Выбивка отливок и стержней
- •Обрубка и очистка отливок
- •Виды брака и контроль качества отливок
- •4. Специальные методы получения отливок
- •4.1. Изготовление отливок литьем в оболочковые формы
- •4.2. Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям
- •4.4. Изготовление отливок центробежным литьем
- •4.5. Изготовление отливок в металлических формах
- •4.6. Изготовление отливок электрошлаковым литьем
- •5. Технологические требования к конструкции отливки
- •6. Изготовление отливок из различных сплавов
- •6.1. Изготовление отливок из чугунов
- •6.2. Особенности изготовления стальных отливок
- •6.3. Особенности изготовления отливок из цветных металлов
- •IV. Обработка металлов давлением
- •1. Сущность обработки металлов давлением
- •2. Факторы, влияющие на пластичность металла
- •3. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла
- •4. Холодная и горячая деформация
- •5. Нагрев металлов перед обработкой давлением
- •6. Основные типы нагревательных устройств
- •7. Способы обработки металлов давлением
- •7.1. Прокатное производство Сущность процесса прокатки
- •Прокатные валки и станы
- •Производство основных видов проката
- •Производство специальных видов проката
- •7.2. Прессование
- •Методы прессования. Исходной заготовкой для прессования является слиток или круглый прокат. Различают прямое и обратное прессование.
- •7.3. Волочение
- •7.4. Ковка
- •7.5. Горячая объемная штамповка
- •Виды штампов и способы штамповки
- •Отделка поковок
- •Оборудование для горячей объемной штамповки
- •7.6. Холодная штамповка
- •Получение изделий листовой штамповкой
- •7.7. Высокоскоростная штамповка
- •V. Технология сварочного производства
- •1. Классификация процессов сварки
- •Классификация методов сварки металлов по физическим признакам
- •2. Способы сварки плавлением
- •2.1. Электрическая дуговая сварка Классификация способов дуговой сварки
- •Сварочная дуга и ее свойства
- •Источники тока для дуговой сварки
- •Ручная дуговая сварка
- •Дуговая сварка в защитных газах
- •2.2. Газовая сварка
- •2.3. Электрошлаковая сварка
- •2.4. Электронно-лучевая сварка
- •2.5. Лазерная сварка
- •3. Способы сварки давлением
- •3.1. Контактная сварка
- •3.2. Диффузионная сварка в вакууме
- •3.3. Сварка трением
- •3.4. Холодная сварка
- •3.5. Ультразвуковая сварка
- •3.6. Сварка взрывом
- •4. Нанесение покрытий
- •4.1. Наплавка
- •Способы наплавки
- •4.2. Напыление покрытий
- •Дуговая металлизация
- •Детонационное напыление
- •Вакуумное напыление
- •5. Пайка металлов
- •6. Резка металлов
- •VI. Технология обработки заготовок резанием
- •1. Рабочие, установочные и вспомогательные движения в металлорежущих станках
- •2. Основные способы обработки резанием
- •3. Основные части и элементы токарного резца, его геометрические параметры
- •4. Элементы режима резания и сечение срезаемого слоя
- •5. Производительность процесса резания
- •6. Некоторые явления, сопутствующие процессу обработки металлов резанием
- •7. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей
- •8. Износ и стойкость режущих инструментов
- •9. Материалы для изготовления режущих инструментов
- •10. Классификация и условные обозначения металлорежущих станков
- •11. Работы, выполняемые на металлорежущих станках и применяемый инструмент
- •11.1. Обработка на токарных станках Типы токарных станков
- •Типы токарных резцов и их применение при различных видах обработки
- •11.2. Обработка заготовок на сверлильных станках Основные работы, выполняемые на сверлильных станках
- •Инструменты для обработки отверстий
- •Сверлильные станки
- •11.3. Обработка заготовок на фрезерных станках
- •Основные работы, выполняемые на фрезерных станках, и применяемый инструмент
- •Фрезерные станки
- •11.4. Обработка заготовок на шлифовальных станках
- •Схемы круглого и плоского шлифования
- •Абразивный инструмент
- •Шлифовальные станки
- •Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработкой
- •12. Отделочные методы обработки
- •13. Электрофизико-химические методы обработки
- •13.1. Электроэрозионные методы обработки
- •Электроискровой метод
- •Электроимпульсный метод обработки
- •13.2. Электрохимическая обработка
- •Электролитическое полирование
- •Электрохимическая размерная обработка
- •13.3. Анодно-механическая обработка
- •13.4. Электроконтактная обработка
- •14. Ультразвуковая обработка
- •15. Лучевые методы обработки
- •15.1. Электронно-лучевая обработка
- •15.2. Обработка световым лучом (лазерная)
- •VII. Производство деталей из пластмасс
- •1. Общие сведения о пластмассах
- •2. Переработка пластмасс в вязкотекучем состоянии
- •3. Переработка пластмасс в высокоэластичном состоянии
- •4. Производство деталей из жидких полимеров
- •5. Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии
- •6. Сварка и склеивание пластмасс
- •VIII. Производство изделий из резины
- •IX. Технологический процесс изготовления деталей из металлических порошков
- •1. Получение порошков
- •2. Подготовка порошков к формованию
- •3. Формовка заготовок
- •4. Cпeканиe и дополнительная обработка заготовок
- •X. Технологические особенности изготовления деталей из композиционных материалов
- •Оглавление
3.2. Формовочные и стержневые смеси Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
Смеси должны обладать: огнеупорностью способностью, не размягчаясь, выдерживать высокие температуры заливаемого в форму жидкого металла, не спекаться, не оплавляться; пластичностью способностью смеси воспринимать и сохранять конфигурацию модели или стержневого ящика (при изготовлении стержня); прочностью способностью уплотненной смеси сохранять форму без разрушения при транспортировке готовой формы и заливке ее металлом; газопроницаемостью способностью формовочной и особенно стержневой смеси пропускать выделяющиеся газы из охлаждающегося металла; податливостью способностью смеси не препятствовать литейной усадке металла отливки. Охлаждение затвердевшего металла сопровождается уменьшением размеров отливки (линейная усадка), в результате чего металл прочно сжимает стержень и выступающие части формы. Это вызывает напряжения в отливке, а так как усадка происходит при высокой температуре, когда еще металл недостаточно прочен, то при плохой податливости смеси в отливке могут образоваться трещины; непригораемостью способностью смеси не образовывать пригар песка на поверхности отливки, который затрудняет ее механическую обработку.
Кроме того, формовочные и стержневые смеси должны быть негигроскопичными, долговечными и дешевыми.
Состав формовочных и стержневых смесей
Формовочные смеси состоят из кварцевого песка и глины. Кварцевый песок играет роль основы, а глина связующего материала. Глина улучшает огнеупорность, прочность и пластичность, но ухудшает газопроницаемость и податливость. Поэтому глину вводят не более 8…12 % по объему, остальное кварцевый песок, который обеспечивает хорошую огнеупорность и газопроницаемость. Крупнозернистый песок обеспечивает высокую газопроницаемость, но дает шероховатую поверхность отливки и повышает пригар песка. Мелкий песок дает гладкую поверхность отливки, но снижает газопроницаемость смеси. При производстве крупных отливок, где требуется отвод большого количества выделяющихся газов, применяют крупнозернистый песок, а при получении мелкого литья, где шероховатость поверхности является главным требованием, используют мелкозернистый песок.
Пригар предупреждают вводом в смесь противопригарных добавок, таких как каменноугольная пыль, тальк, графит.
Стержни работают в наиболее тяжелых условиях, так как они окружены жидким металлом со всех сторон. Поэтому стержневая смесь должна обладать более высокой прочностью, газопроницаемостью и податливостью. Глина, как связующая добавка в стержневой смеси, применяется только для крупных стержней простой формы. Для тонких и сложных стержней в качестве связующей добавки используют оксоль, жидкое стекло, смолы, декстрин, патоку и др. Для повышения газопроницаемости и податливости в стержневую смесь вводят древесные опилки или торф (2…3 %), которые в процессе сушки стержня выгорают, образуя поры.
Виды формовочных смесей и их применение
Формовочные смеси делят на облицовочные, наполнительные и единые.
Облицовочную смесь применяют при ручной формовке. Ее наносят на
модель слоем толщиной 15…20 мм. Приготавливают ее из свежих песка и глины с добавкой противопригарных материалов.
Наполнительную смесь насыпают поверх облицовочной, заполняя остальную полость литейной формы. Эту смесь приготавливают из оборотной, переработанной после выбивки опок смеси с добавкой 5…10 % свежих песка и глины.
Единые смеси применяют в массовом производстве при машинной формовке для набивки всего объема литейной формы. Приготавливают ее из оборотной смеси с добавкой до 50 % свежих песка и глины.
По состоянию формы перед заливкой металла различают:
сырые формы, которые изготавливают из большого количества оборотной смеси и применяют для неответственных отливок из чугуна, стали и цветных сплавов массой до 3000 кг;
подсушенные (полусухие) формы из облицовочной смеси, содержащей 2…4 % быстротвердеющих связующих крепителей, для получения ответственных отливок из чугуна и стали с поверхностями большой протяженности (станины, столы станков и др.);
сухие формы из смесей с повышенным содержанием глины и меньшим количеством оборотной смеси, т.е. более прочные и менее газопроницаемые и податливые. Чтобы облегчить выход газов и повысить податливость, в смеси для сухих форм вводят добавки, выгорающие при сушке (опилки, торф). Сухие формы применяют только для ответственных и крупных (более 1000 кг) отливок из различных сплавов;
химически твердеющие формы из смеси, содержащей жидкое стекло, которое быстро твердеет при пятиминутной продувке углекислым газом. Такие смеси повышают производительность при формовке в 3…5 раз, сокращают продолжительность сушки в 10…30 раз и экономят топливо, необходимое для сушки;
самотвердеющие формы и стержни изготавливают из жидких самотвердеющих смесей (ЖСС). Опоки и стержневые ящики заливают смесью с химическими реагентами, переводящими смесь в жидкотекучее состояние. ЖСС хорошо заполняет все извилины формы. Отпадает необходимость в уплотнении смеси. Стержни и формы из ЖСС затвердевают по всему объему при нормальной температуре за 30…40 мин. ЖСС дают возможность механизировать и автоматизировать формовку, повысить точность отливок; совместить смесеприготовительное, формовочное и стержневое отделение в одном; улучшить условия труда, избавив литейный цех от шума, пыли и вибраций.
Приготовление формовочных и стержневых смесей начинают с подготовки исходных материалов. Кварцевый песок сушат, просеивают и распределяют по бункерам над смесителями. Глину и каменный уголь дробят, сушат и затем тонко измельчают. Отработанную смесь регенерируют: спекшиеся куски дробят и пропускают через магнитный сепаратор для отделения металлических включений. После подготовки все исходные компоненты смешивают в нужных пропорциях в бегунах. Увлажненная формовочная смесь выдерживается в бункерах-отстойниках 3…4 ч для выравнивания влажности по всему объему.