49. Характеристика литейного производства. Преимущества и недостатки.

Литейное производство — отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных деталей и заготовок путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию требуемой детали. Способ получения изделий путём литья их из металла известен более пяти тысяч лет. Первыми отливками были несложные предметы домашнего обихода и украшения, отливаемые из меди и бронзы: котлы, рукомойники, серьги, кресты, кольца и т. д.

В процессе литья, при охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка — готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали. В машинах и промышленном оборудовании от 50%-ти до 95%-ти всех деталей изготовляют литьём.

Изготовление литых изделий осуществляется из литейных сплавов, к которым относятся:

Чугуны — серый литейный, ковкий и высокопрочный.

Медные сплавы — латуни и бронзы.

Алюминиевые сплавы.

Стали — углеродистые и легированные.

Магниевые сплавы.

В настоящее время примерно 75 % литья осуществляется из серого литейного чугуна, 20 % — из стали, 3 % — из ковкого чугуна и 2 % из цветных сплавов.

Недостатки литья в оболочковые формы и литья по выплавляемым моделям:

большая трудоемкость и высокая стоимость реализации технологических процессов,

нерешенность вопросов экологии при оболочковом литье.

Недостатки кокильного литья

низкая стойкость кокиля при литье черных сплавов,

образование отбела при литье чугуна,

проблематичность при получении тонкостенных отливок.

Преимущества центробежного литья

получение внутренних полостей отливок без применения стержней и литниковой системы,

возможность высокой степени автоматизации процесса и управления ЭВМ,

возможность получения многослойных отливок из разных металлов.

Преимущества электрошлакового литья

Изготовление качественных отливок массой до 300 т., имеющих сложную форму.

50. Классификация литых заготовок.

Классификация литых заготовок

Отливки классифицируют [2] по массе, сложности конфигурации и точно-

сти размеров.

В зависимости от массы чугунные и стальные отливки подразделяют на

мелкие, средние, крупные (табл. 3.1)

Характеристика отливок из черных сплавов по массе.

материал отливки масса, кг характеристика отливок

сталь углеродистая до 2 мелкие

сталь углеродистая 2-50 средние

сталь углеродистая св. 50 крупные

сталь низколегированная до 3 мелкие

сталь низколегированная 3-70 средние

сталь низколегированная св. 70 крупные

чугун серый до 2 мелкие

чугун серый 2-50 средние

чугун серый св. 50 крупные

Отливки из цветных сплавов по массе классифицируются по девяти груп-

пам (табл. 3.2.).

Классификация отливок из цветных металлов по массе.

По сложности конфигурации отливки подразделяют на следующие груп-

пы:

Первая группа сложности - простые отливки. Отливки преимущественно

плоскостные, круглые или полусферические.

Вторая группа сложности – несложные отливки.

Третья группа сложности – отливки средней сложности.

Четвертая группа сложности – сложные ответственные отливки

вания металлорежущих станков, салазки и ползушки, станины прессов и моло-

тов и др.

Пятая группа сложности – особо сложные, особо ответственные отливки.

С учетом точности фасонные отливки характеризуются классом размерной

точности, степенью коробления, степенью точности поверхностей, классом

точности массы.

Нормы точности отливок: классы размерной точности, степень коробле-

ния, степень точности поверхностей, классы точности масс, а также ряды при-

пусков на обработку для различных технологических процессов и условий из-

готовления и обработки отливок даны в приложениях 1-7 ГОСТ 26645-85.

При характеристике точности отливки, нормы точности отливки приводят

в следующем порядке: класс размерной точности, степень коробления, степень

точности поверхностей, класс точности массы и допуск смещения отливки.

51. Литейные сплавы и их свойства.

Основные литейные сплавы

1. Чугун (см. все записи с тегом чугуны) является наиболее распространенным материалом для получения фасонных отливок. Чугунные отливки составляют около 80 % всех отливок.

2. Сталь (см. все записи с тегом стали и сплавы) как литейный материал применяют для получения отливок деталей, которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошими пластическими свойствами. Стальные отливки после соответствующей термической обработки не уступают по механическим свойствам поковкам.

Среди литейных материалов из сплавов цветных металлов широкое применение нашли медные и алюминиевые сплавы:

1. Медные сплавы – бронзы и латуни.

Латуни – наиболее распространенные медные сплавы. Обладают хорошей износостойкостью, антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью.

Из оловянных бронз (БрО3Ц7С5Н1) изготавливают арматуру, шестерни, подшипники, втулки.

Безоловянные бронзы по некоторым свойствам превосходят оловянные. Они обладают более высокими механическими свойствами, антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью. Однако литейные свойства их хуже. Применяют для изготовления гребных винтов крупных судов, тяжело нагруженных шестерен и зубчатых колес, корпусов насосов, деталей химической и пищевой промышленности.

2. Алюминиевые сплавы. Отливки из алюминиевых сплавов составляют около 70% цветного литья. Они обладают высокой удельной прочностью, высокими литейными свойствами, коррозионной стойкостью в атмосферных условиях.

Также используются сплавы систем: алюминий – медь, алюминий – медь – кремний, алюминий – магний.

3. Магниевые сплавы обладают высокими механическими свойствами, но их литейные свойства невысоки. Сплавы системы магний–алюминий–цинк–марганец применяют в приборостроении, в авиационной промышленности, в текстильном машиностроении.

Литейные свойства сплавов

Получение качественных отливок без раковин, трещин и других дефектов зависит от литейных свойств сплавов, которые проявляются при заполнении формы, кристаллизации и охлаждении отливок в форме. К основным литейным свойствам сплавов относят: жидкотекучесть, усадку сплавов, склонность к образованию трещин, газопоглощение, ликвацию.

Жидкотеучесть – способность расплавленного металла течь по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки. При высокой жидкотекучести сплавы заполняют все элементы литейной формы. Жидкотекучесть зависит от многих факторов: от температурного интервала кристаллизации, вязкости и поверхностного натяжения расплава, температуры заливки и формы, свойств формы и т.д.

Чистые металлы и сплавы, затвердевающие при постоянной температуре, обладают лучшей жидкотекучестью, чем сплавы, затвердевающие в интервале температур (твердые растворы). Чем выше вязкость, тем меньше жидкотекучесть. С увеличением поверхностного натяжения жидкотекучесть понижается. С повышением температуры заливки расплавленного металла и формы жидкотекучесть улучшается. Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Так , песчаная форма отводит теплоту медленнее, и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую форму. Наличие неметаллических включений снижает жидкотекучесть. Так же влияет химический состав сплава (с увеличением содержания серы, кислорода, хрома жидкотекучесть снижается; с увеличением содержания фосфора, кремния, алюминия, углерода жидкотекучесть увеличивается).

Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшать объем при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды.

Линейная усадка определяет размерную точность полученных отливок, поэтому она учитывается при разработке технологии литья и изготовления модельной оснастки. Газопоглощение – способность литейных сплавов в расплавленном состоянии растворять водород, азот, кислород и другие газы.

Ликвация – неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки.