Технология производства отливок в песчаных формах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Тульский государственный университет

Кафедра сварки, литья и технологии конструкционных материалов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Технология конструкционных материалов

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК В ПЕСЧАНЫХ ФОРМАХ

для студентов очного и заочного обучения

направления: 150200 “Машиностроительные технологии и оборудование”

Тула 2019 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК В ПЕСЧАНЫХ ФОРМАХ

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

отливка формовка литниковый песчаная форма

Изучить операции ручной формовки в парных опоках, заливку металла в форму, охлаждение и выбивку отливок. Визуальным контролем дать оценку качества отливки и рассчитать процент выхода годного от металлозавалки.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Сущность процесса изготовления отливки состоит в получении жидкого сплава и заливки его в заранее приготовленную литейную форму. При охлаждении сплав затвердевает и сохраняет конфигурацию рабочей полости этой формы. Общая схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах

Формовкой называют процесс изготовления разовых литейных форм. Это комплекс трудоемких и ответственных технологических операций, во многом определяющий качество производимых отливок. Литейную форму изготавливают из формовочной смеси по модельному комплекту.

Формовочная смесь -- многокомпонентная смесь материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм. Для её приготовления в качестве исходных формовочных материалов используется формовочный песок, литейные формовочные глины и вспомогательные материалы (мазут, графит, торф и другие). Основную массу смеси (90%) составляет оборотная смесь, подготовленная для повторного употребления в качестве составляющей части формовочной смеси.

Формовочная смесь подразделяется на облицовочную, наполнительную и единую. Из облицовочной смеси изготовляют рабочий слой формы. Это наиболее качественная смесь. Наполнительная смесь используется для наполнения форм после нанесения на поверхность модели рабочего слоя из облицовочной смеси. В её состав входит 90-98% оборотной смеси.

Единой называют смесь, которая используется одновременно в качестве облицовочной и наполнительной смеси. Эта смесь применяется при механизированном и автоматизированном производстве отливок.

Стержневая смесь -- многокомпонентная смесь материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней. Стержневую смесь для сложных стержней приготовляют из кварцевого песка с добавлением различных связующих материалов (олифа, сульфитно-спиртовая барда, синтетические смолы и др.). Вводятся также технологические добавки - древесные опилки, торф, гранулированный уголь, мазут и другие.

Модельный комплект это приспособления (оснастка), необходимые для образования при формовке рабочей полости литейной формы. Он включает в себя литейную модель, стержневые ящики (один или несколько), модели литниковой системы, модельные плиты и другие приспособления и изготовляются из дерева, алюминиевых сплавов, пластмасс, а иногда из чугуна, стали, медных сплавов.

Литейная модель - приспособление, при помощи которого в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации отливки. Модели бывают неразъемные и разъемные. По наружной геометрической форме модель соответствует конфигурации отливки и отличается от готовой литой детали на величину усадки металла, припуска на механическую обработку и наличием формовочных уклонов, позволяющих извлекать модель из формы в процессе формовки. Для получения в отливке внутренних полостей в литейную форму при сборке помещают стержни, которые предварительно изготавливают из стержневой смеси по стержневым ящикам - приспособлениям, имеющим рабочую полость для получения в ней стержня нужных размеров и очертаний.

Формовку производят в специальных металлических приспособлениях, (рамках), называемых опоками, которые служат для удержания формовочной смеси при выполнении литейной формы, транспортировке и заливке её расплавленным металлом. Верхняя и нижняя опоки ("ВО"- верхняя опока; "НО"- нижняя опока) между собой фиксируются с помощью спаривающих штырей.

В зависимости от конфигурации отливок, их размеров и сложности, а также условий и характера производства формовку производят:

- по неразъемной, цельной, модели;

- по разъемной модели;

- по модели со сложными разъемами (с подрезкой, перекидным болваном и др.)

Формовка по цельной модели применяется в производстве простых отливок, без внутренних полостей и конструктивных выступов на поверхности (рис. 2).

а) б)

Рис.2. Формовка по неразъёмной модели: а - литейная форма в сборе; б - отливка с литниковой системой

а) б)

Рис.3 Формовка по разъёмной модели: а - литейная форма в сборе; б - отливка с литниковой системой

В производстве сложных отливок обычно форму изготавливают по разъемной модели с последующей простановкой стержней (рис. 3).

Итак - формовка это технологический процесс изготовления из формовочных и стержневых смесей по модельным комплектам форм и стержней с последующей сборкой их под заливку металлом. Формовка включает уплотнение формовочной смеси, позволяющее получить точный отпечаток модели в форме и придать необходимую прочность смеси, устройство в форме вентиляционных каналов для выхода из полости формы образующихся газов и пара при заливке расплавленного металла; извлечение моделей из формы; отделку и сборку формы.

2.1 Основные операции ручной формовки

2.2 Литниковая система

Литниковой системой называется совокупность каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки при затвердевании. Литниковая система имеет следующие основные элементы (рис.4).

Рис. 4. Основные элементы литниковой системы

- литниковая чаша (или воронка) - 1 - резервуар для приема жидкого металла из ковша, частичного удержания шлака и передачи металла в стояк;

- стояк - 2, вертикальный канал, обычно суживающийся к низу, предназначенный для передачи металла из чаши к другим элементам литниковой системы (литниковому ходу, питателям);

- литниковый ход - 3 - называемый "шлакоуловителем" в производстве чугунных отливок и "коллектором" в производстве цветного литья - это горизонтальные каналы, предназначенные для передачи металла из стояка к питателям и частичного удержания шлака;

- питатели - 4 (литники) - каналы, предназначенные для передачи металла непосредственно в полость формы.

Для вывода газов из полости формы и визуального контроля ее заполнения металлом делаются выпоры, располагая их на наиболее высоких частях отливки в форме.

2.3 Методические указания по разработке технологического процесса изготовления песчаных форм

В зависимости от конструкции отливки выбирают способ формовки, плоскость разъёма и положение формы при заливке. При этом следует руководствоваться следующим:

1. Плоскость разъёма располагается таким образом, чтобы части модели свободно извлекались из формы.

2. Желательно, чтобы вся отливка или большая её часть располагалась в нижней опоке, что необходимо для предотвращения брака по перекосам и смещениям.

3. Следует стремиться к тому, чтобы отливка формировалась с минимальным количеством стержней.

4. Для получения более плотного металла в ответственных частях отливки необходимо их располагать в нижней полуформе.

5. Поверхности, которые служат базой при механической обработке, должны располагаться в одной полуформе.

Выбрав расположение отливки в форме, можно определить конструкцию литниковой системы и рассчитать площади сечений её каналов.

В наиболее простых и широко применяемых литниковых системах металл подводится к отливке по плоскости разъёма.

Шлакоуловитель располагается в верхней полуформе, а питатели в нижней.

При изготовлении отливок из серого чугуна подводить металл следует в тонких сечениях. В этом случае скорость охлаждения в толстых и тонких сечениях отливки выравнивается, что способствует снижению внутренних напряжений. При получении отливок из стали металл обычно подводят в толстые сечения, что обеспечивает направленное затвердевание отливки и хорошую работу прибылей.

2.4 Заливка, охлаждение и выбивка отливок

Приготовленный в плавильной печи жидкий металл поступает на заливку форм в ковшах, которые предварительно футеруют огнеупорным материалом, просушивают и прогревают до температуры 750-850°С (для сплавов железа).

Металл заливают в форму при определённой температуре его перегрева. Разрыв струи во время заливки не допускается. Залитая металлом форма охлаждается до определённой технологическим процессом температуры, а затем разрушается и извлекается отливка. Использованная формовочная смесь поступает на переработку, а отливка на очистку и обработку.

3. ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ, МАТЕРИАЛ

1. Камерная электропечь сопротивления.

2. Опоки.

3. Модельные плиты, модели.

4. Инструмент: лопата, сито, совок, трамбовка, гладилка, линейка, душник.

5. Формовочная смесь.

6. Сплав силумин.

4. ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ

Изучить технологический процесс изготовления отливки в песчаной форме, изготовить литейную песчаную форму, залить её жидким сплавом, после затвердевания выбить отливку, очистить и визуально установить дефекты.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. В условиях литейной лаборатории кафедры способом ручной формовки изготовить песчаную форму в двух опоках (вариант отливки и соответствующего модельного комплекта выбирается по указанию преподавателя)

2. Приготовить в электрической печи алюминиевый сплав силумин.

3. Залить литейную форму этим сплавом.

4. Охладить форму и выбить отливку.

5. Визуально определить качество полученной отливки.

6. Взвесить отливку, литниковую систему, выпоры и др.

7. Убрать рабочие места.

6. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

1. Описать технологический процесс изготовления отливки.

2. По заданному варианту отливки описать последовательность операций формовки и дать эскиз литейной формы в сборе.

3. Привести эскиз конструкции литниковой системы для заданного варианта отливки.

4. Оценить качество полученной отливки.

5. Рассчитать выход годного литья по формуле:

В.Г.(%) = (Q / Р) * 100,

где В.Г.- выход годного, % ; Q - масса отливки, Р - масса шихтовых материалов, расходуемых на отливку:

P = Q + Q_Л.С. + Q_П. + Q_У. + Q_Б.П.,

где Q_Л.С. - масса литниковой системы, Q_П. - масса прибылей, Q_У. - масса металла, угоревшего в процессе плавки, Q_Б.П - масса безвозвратных потерь металла, брызги, всплески и т.д. При расчете принять (Q + Q_Б.П.) = 2-3 % от массы металлозавалки на данную отливку.

7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из какого материала изготавливают модели?

2. Что входит в модельный комплект?

3. Какие основные элементы литниковой системы?

4. Основные компоненты, входящие в состав формовочной смеси.

5. Каково назначение вентиляционных каналов (духов)?

6. Для чего загружается форма перед заливкой?

7. Основные требования к заливке металла в форму.

8. Что такое выход годного литья?

8. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Литейное производство. - М.: Машиностроение, 1971. - 231 с.

2. Технология конструкционных материалов / Дальский A.M., Арутюнова И.А., Барсукова Т.М. и др.- М.: Машиностроение, 1977:- 321 с.

3. Технология металлов и сварка / Полухин П.И. и др.- М.: Машиностроение, 1977. - 148 с.

4. Справочник по чугунному литью / Под ред. д-ра техн. наук Н.Г. Гиршовича.- Л.: Машиностроение, 1978. - 58 с.

Рассмотрено на заседании кафедры СЛиТКМ

Протокол №___от___ _____200__г.

Зав. кафедрой СЛиТКМ Протопопов А.А. __________________

Размещено на Allbest.ru