Ливарне виробництво

Міністерство науки і освіти України

Національний Горний Університет

Реферат

На тему: Ливарне виробництво

Дніпропетровськ 2010

1. Ливарні сплави і формувальні суміші

Із сплавів для лиття використовують ті, які мають високі ливарні властивості (рідинотекучість, усадку, ліквацію). Основну масу чавунного литва виготовляють із сірого і високоміцного чавуну.

Ливарні властивості сталі гірші, ніж у чавунів. Для лиття використовують доевтектоїдні сталі з вмістом 0,1-0,6 % вуглецю і леговані сталі з марганцем, кремнієм, нікелем, хромом, міддю тощо.

Із кольорових сплавів у ливарному виробництві використовують: кремнієві, алюмінієво-залізні, марганцево-олов'яно-свинцеві латуні; алюмінієві, алюмінієво-залізо-свинцеві і фосфорні бронзи; силуміни, сплави магнію з марганцем, алюмінієм і цинком.

Суміші поділяються на формувальні та стержневі. Вони складаються з кварцового піску, формувальної глини, протипригарних і зв'язуючих добавок. Процентне відношення і якість складових у суміші залежить від виду литва (стальне, чавунне).

Формувальні та стержневі суміші повинні володіти такими властивостями:

- пластичністю (добре формуватися);

- міцністю (не руйнуватися під дією рідкого металу);

- податливістю (не перешкоджати усадці відливка);

- вогнетривкістю (протистояти місцевому перегріванню);

- газопроникністю (пропускати гази).

Для одержання отворів у відливках використовують стержні, які виготовляють із стержневих сумішей. У стержневі суміші, крім вказаних раніше компонентів, добавляють рідке скло, термореактивні смоли та ін.

2. Класифікація ливарних форм і технологія їх виготовлення

Форми для заливання металу можуть бути разовими або багаторазовими. Разові форми придатні тільки для одного заливання (їх виготовляють з формувальних сумішей і вогнетривких матеріалів). Багаторазові металеві форми витримують сотні і тисячі заливок. Багаторазові піщано-цементні шамотні, графітові, керамічні форми витримують кілька десятків заливок, їх використовують для відливання станин верстатів, плит, виливниць і т.п.

Різні форми виготовляють за різними технологіями. Технологія виготовлення разової форми із формувальної суміші складається: приготування формувальних і стержневих сумішей; виготовлення моделей, стержневих ящиків і опок; формування форм.

Моделі (прототип відливок) і стержневі ящики (для виготовлення стержнів) для одиничного і дрібносерійного виробництва виготовляють з дерева, а для масового виробництва - з пластмас або алюмінієвих сплавів.

Опоки - це ящики, що складаються тільки із стінок і виготовляються з чавуну, сталі або алюмінієвих сплавів.

Ручне формування найчастіше виконують в опоках з використанням моделей. Для ручного формування необхідний певний інструмент: карасик (для прорізування каналів); підйомник (для виймання моделі з форми); гачок (для видалення суміші); гладилка (для вигладжування форми); душник (для виготовлення отворів у формі).

Технологія виготовлення форми показана на рис.22. На підмодельну плиту 1 встановлюють нижню половину моделі 2 і нижню опоку 3. Модель покривають облицювальною сумішшю. Після чого заповнюють опоку наповнювальною сумішшю і утрамбовують. Потім проколюють душником отвори для виходу газів.

Далі нижню півформу перевертають і на сформовану половину моделі накладають другу її половину. Потім верхню опоку ставлять на нижню. Для утворення ливника і випару вставляють окремі деталі 5 і 6. Верхню опоку заповнюють формувальною сумішшю так само як і нижню. Після набивання верхньої опоки і проколювання отворів для виходу газів виймають деталі ливника та випару, знімають верхню півформу, перевертають, прорізують ливниковий канал 7, після чого форму складають і вона готова до заливання. Відливок втулки з не обрубаними ливником 8 і випаром 9 показаний на рис.22. Слід відмітити, що виготовлення форм майже повністю механізоване. Виготовлення форм для лиття за виплавлюваними моделями, лиття в оболонкові форми, кокільного та відцентрового лиття мають свої технологічні особливості.

3. Плавильне обладнання

Для плавлення чавуну в ливарних цехах найчастіше використовують вагранки. Вагранка - це шахтна піч, викладена шамотною цеглою у стальному корпусі.

Сталь для лиття плавлять у кисневих конверторах, мартенівських або електропечах.

Мідні сплави для лиття розплавляють у дугових електропечах, індукційних печах із стальним осердям, а також у полум'яних печах.

Для розплавлення алюмінієвих і магнієвих сплавів використовують ванні електропечі, горни.

4. Спеціальні види лиття

Лиття за виплавлюваними моделями використовують для виготовлення дрібних деталей. При цьому досягають велику точність і чистоту поверхні, яка не потребує механічної обробки.

Технологія лиття складається:

- виготовлення металевої моделі - еталона виробу;

- виготовлення прес-форми з легкоплавкого матеріалу за моделлю-еталоном;

- виготовлення виплавлюваних моделей за допомогою прес-форми (суміш стеарину з парафіном);

- виготовлення моделей ливникової системи з тієї самої суміші;

- складання моделей і ливникової системи та покриття їх разом вогнетривкою сумішшю (порошкоподібний кварц з добавленням розчину етилсилікату або рідкого скла, як зв'язуючого);

- виготовлення форми в опоці;

- виплавляння моделі та прожарювання форми;

- розплавлення металу;

- заливання форм;

- вибивання і очищення відливок.

Лиття в оболонкові форми використовують в умовах масового і серійного виробництва, невеликих, переважно тонкостінних відливок.

Оболонкову форму виготовляють посипанням нагрітих металевих моделей сумішшю піску з фенол формальдегідною смолою, яка утворює спечену поверхню (оболонку). Найчастіше оболонкова форма є складною з декількох частин, які склеюють. Готову оболонкову форму заливають металом. Оболонкові форми одноразові. Вони дозволяють зменшити витрати формувальних сумішей у 8-10 разів і непотрібні опоки.

Лиття у кокіль - це лиття у металеві форми (із чавуну і сталі). При виливанні відливок з кольорових металів і сплавів, кокіль витримує десятки тисяч заливок. Одержують відливки високої точності, з високими механічними властивостями.

При відливанні виробів із сталі і чавуну внутрішню поверхню кокіля покривають вогнетривким матеріалом і підігрівають його до 473-573 0К.

При відцентровому відливанні метал заливають у форму, яка обертається навколо вертикальної або горизонтальної осі. У результаті рідкий метал відтісняється відцентровою силою до стінок форми. При цьому структура металу стає щільною, і тим самим, покращуються властивості. Форму обертають до повного затвердіння металу, після чого виймають готові відливки.

При литті під тиском сплав поршнем машини запресовується у роз'ємну стальну форму, що називається прес-формою. Лиття під тиском застосовують, в основному, для алюмінієвих, магнієвих та інших сплавів. Відливки одержуються щільними, точними, з чистою поверхнею і високими механічними властивостями.

На сучасному етапі в ливарному виробництві, у всьому світі, міцно зайняло місце електрошлакове лиття (розроблене вченими з інституту електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України).

Електрошлакове лиття поділяється на: лиття у кристалізатори, кокільне лиття і відцентрове лиття. Відливки, одержані електрошлаковим способом, високої чистоти, з дрібнозернистою структурою і високими механічними властивостями, які прирівнюються до деформованих сплавів.