Характеристика металло- и энергоемких процессов литья
Способы литья в специальные формы. Литьё с применением внешних воздействий на жидкий и кристаллизующий металл. Способы литья с непрерывным процессом формирования отливки. Экономия энергетических ресурсов в литейном и металлургическом производстве.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.01.2014 |
| Размер файла | 31,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
металлургическое производство литьё металл
Введение
1. Специальные способы литья
1.1 Способы литья в специальные формы
1.2 Литьё с применением внешних воздействий на жидкий и кристаллизующий металл
1.3 Способы литья с непрерывным процессом формирования отливки
2. Плавка металлов
3. Заливка металла
4. Экономия энергетических и материальных ресурсов в литейном и металлургическом производстве
Заключение
Список литературы
Введение
Литье - это способ изготовления заготовки или изделия заполнением полости заданной конфигурации жидким металлом с последующим его затвердеванием. Иными словами, процесс литья заключается в заливке расплавленного и перегретого (до оптимальной температуры) металла в литейную форму, внутренняя полость которой соответствует (с определенным допуском) конфигурации и размерам будущей детали. Заготовку или изделие, получаемое методом литья, называют отливкой.
Литейное производство - основная заготовительная база всех направлений машиностроения.
Одним из достоинств литейной технологии является универсальность, позволяющая получать отливки сложной конфигурации из большой номенклатуры сплавов, широкого диапазона размеров и массы (от нескольких граммов до сотен тонн). Во многих случаях литье - единственно возможный способ получения заготовок сложной формы. Литейные заготовки являются наиболее дешевыми, а зачастую имеют минимальный припуск на механическую обработку, что говорит об экономичности процесса литья в серийном производстве.
Однако, наряду с достоинствами литейной технологии имеются и недостатки. А именно:
- пониженные пластичность и прочность литой заготовки по сравнению с деталями, полученными методом штамповки;
- необходимость проведения сложных и дорогостоящих операций по обеспечению техники безопасности и экологической защиты экологической среды.
В машиностроении масса литых деталей составляет около 50% массы машин и механизмов, в станкостроении - около 80%. Методом литья получают до 82% изделий из чугуна, до 23% - из стали и 3 - 6% из цветных металлов.
Способы изготовления отливок делятся на две группы:
- литье в обычные песчаные формы;
- специальные способы литья.
В свою очередь способы литья в песчаные формы могут быть ручными и машинными (механизированными и автоматизированными). К специальным методам литья относятся: литье в кокиль (металлические формы свободной заливкой) ; центробежное литье; литье под давлением; литье по выплавляемым, растворяемым, выжигаемым моделям; литье в оболочковые формы и другие способы литья.
1. Специальные способы литья
Отличительной особенностью отливок, получаемых специальными способами, по сравнению с литьем в обычные песчаные формы являются, как правило, их более высокая точность, лучшее качество поверхности, меньшие величины припусков на механическую обработку. Специальные способы получения отливок являются прогрессивными методами формообразования.
Специальные способы литья подразделяются на:
способы литья в специальные формы:
литье в оболочковые формы;
литье по выплавляемым моделям;
литье в кокиль;
литье с применением внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл:
литье под давлением;
литье под низким давлением;
литье вакуумным всасыванием;
литье с кристаллизацией под давлением;
центробежное литье;
литье выжиманием;
способы литья с непрерывным процессом формирования отливки:
непрерывное и полунепрерывное литье;
электрошлаковое литье.
1.1 Способы литья в специальные формы
Литье в оболочковые формы
Литье в оболочковые формы - это способ получения отливок свободной заливкой расплава в оболочковые формы из термореактивных смесей.
Оболочковые формы отличаются высоким комплексом технологических свойств: достаточной прочностью, газопроницаемостью, податливостью, негигроскопичностью. По сравнению с отливками, полученными в песчаных формах, детали, отлитые в оболочковые формы, имеют в 1, 5 раза меньший припуск на механическую обработку.
Способом литья в оболочковые формы получают отливки массой от 0, 2 до 200 кг из практически любых литейных сплавов. Этим способом изготавливают ребристые мотоциклетные цилиндры, коленчатые валы автомобильных двигателей.
Преимущества способа литья в оболочковые формы: возможность получения тонкостенных отливок сложной формы; гладкая и чистая поверхность отливок; небольшой расход смеси; качественная структура металла за счет повышенной газопроницаемости форм; широкая возможность автоматизации; небольшие допуски на обработку резанием.
Недостатки: ограниченный размер отливок (до 1500 мм) ; высокая стоимость смесей; выделение вредных паров и газов из смесей при изготовлении форм.
Литьё по выплавляемым моделям
Литье по выплавляемым моделям - это процесс получения отливок в неразъемных разовых огнеупорных формах, изготавливаемых с помощью моделей из легкоплавящихся, выжигаемых или растворяемых составов. Используют как оболочковые (керамические), так и монолитные (гипсовые) формы. Таким образом, рабочая полость формы образуется выплавлением, растворением или выжиганием модели. Отливки, полученные вышеуказанным методом, мало отличаются (по размерам и форме) от готовой детали. Этим способом изготавливают сложные отливки высокого качества, например, турбинные лопатки из жаропрочных сплавов, художественные и ювелирные изделия. Литье по выплавляемым моделям осуществляют различными способами заливки: свободной, центробежной, под низким давлением, с использованием направленной кристаллизации.
Модельные составы, применяемые при литье по выплавляемым моделям, должны обладать минимальными значениями усадки и коэффициента термического расширения, иметь высокую жидкотекучесть в вязкопластичном состоянии, хорошо смачиваться керамической или гипсовой суспензией, наносимой на модель, но химически с ней не взаимодействовать, обладать температурой размягчения, превышающей 40°С.
Основные группы модельных составов:
- воскообразные составы, которые изготавливаются из расплавов или пласт и содержат как основные компоненты (парафин, стеарин), так и синтетические полимеры (например, полиэтиленовый воск) ;
- составы на основе натуральных и синтетических смол, которые обладают большей прочностью и теплоустойчивостью по сравнению с составами первой группы;
- водорастворимые составы на основе мочевины (карбамида), азотнокислых и других водорастворимых солей имеют малую усадку и плавятся в области температур 129 - 339°С. Они широко используются для изготовления сложных по форме стержней;
- выжигаемые модельные составы, использование которых упрощает и удешевляет формовку, повышая при этом точность литья;
- выплавляемые модельные составы с твердыми наполнителями в сущности представляют собой изотропный композиционный материал с пластичной матрицей и распределенными в ней частицами твердого порошка (наполнителя) ; данные составы используются в производстве литых лопаток газотурбинных двигателей;
- эмульсионные модельные составы с твердыми наполнителями по ряду технологических (усадка, прочность, чистота поверхности) и коррозионных (взаимодействие с влагой воздуха и этилсиликатным связующим) свойств являются более приоритетными по сравнению с вышеуказанными выплавляемыми модельными составами с твердыми наполнителями.
К преимуществам литья по выплавляемым моделям относят возможность получения сложных отливок из разнообразных сплавов, в том числе труднообрабатываемых резанием и ковкой.
К недостаткам способа литья можно отнести многооперационность, трудоемкость и длительность процесса, многообразие материалов, используемых для изготовления формы.
Литьё в кокиль
Кокильным литьем называют процесс получения отливок посредством свободной заливки расплавленного металла в многократно используемые металлические формы - кокили.
Кокили бывают неразъемные и разъемные. Все перечисленные типы кокилей могут быть одно- и многогнездные (то есть для получения одной отливки или одновременно нескольких), немеханизированные (ручные), механизированные, автоматизированные и автоматические.
Материалы, используемые для изготовления кокилей, должны хорошо противостоять термическим ударам, возникающим при заливке металла, легко обрабатываться, быть недефицитными и недорогими. Кокили изготавливают из серого и высокопрочного чугуна, конструкционных углеродистых и легированных сталей, медных (латуни) и алюминиевых сплавов. С помощью одной формы (или большей части ее элементов) кокильным литьем получают до 500 мелких стальных, 5000 чугунных или десятки тысяч алюминиевых отливок. Отдельные элементы кокиля (в первую очередь - стержни, оформляющие внутренние полости отливки) могут изготавливаться как из металла, так и из стержневой смеси; в последнем случае они предназначаются лишь для разового использования. Металлические стержни сложной формы целесообразно делать разборными.
Основные достоинства кокильного литья - многократное использование формы, более высокая производительность труда, точность отливок, качество их поверхности и стабильность размеров.
Недостатками литья в кокиль являются их высокая стоимость, трудоемкость изготовления кокилей, отсутствие податливости, особенно при получении сложных фасонных отливок из легированных сталей и тугоплавких металлов.
Данным способом получают в основном отливки из сплавов на основе меди, алюминия, магния, а также стали и чугуна массой до 2000 кг.
1.2 Литьё с применением внешних воздействий на жидкий и кристаллизующий металл литье полимерный металл заготовка
Литьё под давлением
Данный способ представляет собой машинное литье жидкого металла в металлические формы (пресс-формы) под избыточным давлением (до 300 МПа). Сущность процесса заключается в том, что в камере прессования, соединенной с оформляющей полостью формы, на расплав давит поршень, в результате чего жидкий металл устремляется в полость формы и быстро заполняет ее; застывая в ней, он образует отливку с высокой точностью размеров. Затем происходит раскрытие пресс-формы и удаление отливки с помощью толкателей. Технологический процесс литья под давлением характеризуется коротким циклом и малым числом операций.
Преимуществами способа литья под давлением являются его высокая производительность, точность размеров и хорошее качество поверхности (гладкая, плотная) отливок, автоматизация процессов литья, снижение в 10 и более раз трудоемкости изготовления отливок по сравнению с литьем в песчаные формы.
Недостатки этого способа литья, в первую очередь, обусловлены возникновением в отливках газоусадочной пористости: это пониженные плотности и пластичность металла, невозможность проведения следующей за литьем термической обработки. К недостаткам данного способа можно отнести также ограничение массы отливок (до 50 кг), высокую стоимость пресс-форм.
Литьем под давлением получают детали (корпуса, платы) различных приборов, электрических машин, карбюраторов, а также алюминиевые блоки цилиндров, сантехническую арматуру и др. Данным способом изготавливают изделия, почти не требующие последующие механической обработки, в том числе детали с готовой резьбой и т. п.
Литье под низким давлением
Литье под низким давлением представляет собой процесс получения отливок при заполнении форм расплавом и его кристаллизации под избыточным давлением до 0, 1 МПа. Данный способ литья используют для изготовления деталей из алюминиевых, магниевых и медных сплавов, реже - из стали и чугуна.
При литье под низким давлением используют металлические (кокили), оболочковые, песчаные, керамические и гипсовые формы.
В форму металл поступает из тигля через металлопровод, частично погруженный в расплав, под давлением воздуха или газа на зеркало ванны расплава. Когда отливка затвердеет, производят разгерметизацию установки и слив излишков металла из металлопровода в тигель.
При литье под низким давлением в процессе всего рабочего цикла получения отливки литейная форм, металлопровод и тигель объединены расплавом в единую систему, что позволяет управлять параметрами процесса заполнения формы расплавом (посредством программированного изменения перепада давлений над зеркалом ванны и в форме) с целью достижения оптимального по качеству варианта.
Заполнение формы жидким металлом непосредственно из тигля с повторным использованием сливаемых после предыдущей плавки остатков расплава существенно (от 3-х до 10 раз по сравнению с литьем в кокиль) сокращает расход металла.
К преимуществам данного способа литья также относятся повышенные плотность и качество структуры металла (благодаря избыточному давлению на него, обеспечению последовательного затвердевания отливок, а также исключению газовой пористости) ; возможность получения тонкостенных (с толщиной стенок 1, 5 - 2 мм) отливок; высокий уровень механических и эксплуатационных свойств отливок; автоматизация заливки формы.
Недостатком способа являются его ограниченное применение при литье деталей из чугуна и стали, что вызвано в данном случае малым ресурсом работы металлопровода.
Литье вакуумным всасыванием
Литье вакуумным всасыванием заключается в заполнении формы металлом за счет создаваемого в нем вакуума. При данном способе литья полость формы заполняется за счет перепада давлений от атмосферного (над зеркалом расплава) до пониженного - 10 - 80 кПа (в полости формы).
Использование данного способа литья взамен кокильного приводит к существенному повышению качества поверхности тонкостенных отливок (крышек, крыльчаток), снижению расхода металла на литниковую систему и росту (в 1, 2 раза) производительности труда за счет сокращения продолжительности технологического цикла литья.
К преимуществам способа заливки вакуумным всасыванием также можно отнести высокую плотность отливок; отсутствие газовых и усадочных пор, а также литноковой системы и прибылей; повышенные механические свойства отливок.
Недостатки литья - применимость его для получения отливок лишь простой формы, волнистость внутренних поверхностей отливок (например, втулок) и, как следствие, необходимость обеспечения припусков на механическую обработку.
Литьё с кристаллизацией под давлением
Данный способ обеспечивает получение плотных заготовок с высоким уровнем физико-механических и эксплуатационных свойств и с небольшими припусками на механическую обработку.
Сущность способа литья с кристаллизацией под давлением заключается в заливке металла в пресс-форму и последующем его уплотнении пуансоном гидравлического пресса в процессе затвердевания расплава. Пресс-форму заполняют расплавом (посредством свободной заливки) до определенного уровня, а затем его выжимают в полость формы пуансоном со скоростью 0, 1 - 0, 5 м/с. Заливку осуществляют при температуре, превышающей ликвидус сплава на 20 - 100°С. С помощью пуансона окончательно оформляются контуры отливки и производится ее уплотнение (выдержка под давлением) до полного затвердевания. Отливку, извлеченную из пресс-формы, подвергают (по необходимости) термической и механической обработкам.
Преимущества данного метода: получение плотных отливок (с мелкозернистой структурой, отсутствие газовой и усадочной пористости) из литейных и деформируемых сплавов с широким интервалом кристаллизации; обеспечение небольших припусков на обработку резанием; высокая производительность технологического процесса; отсутствие литниковой системы; большой процент (95%) выхода годных литых изделий.
Основными недостатками способа являются большая трудоемкость и высокая стоимость пресс-форм литья.
Центробежное литьё
Центробежным литьем называют способ изготовления отливок, при котором металл заливается в форму и затвердевает в ней под действием центробежных сил.
При центробежном литье важной характеристикой, обеспечивающей технологический процесс, является частота вращения формы - число оборотов в минуту. В случае превышения оптимальных значений частоты вращения возрастает ликвация в отливке, а также опасность образования в ней трещин из-за роста давления (вследствие увеличения Fц). При невысоких частотах вращения отливка плохо очищается от шлаков и газов, в результате чего приобретает шероховатую поверхность.
Центробежным способом получают отливки из чугуна, стали, сплавов на основе меди, алюминия, цинка, магния, титана и др. Данное литье применяют также для получения биметаллических изделий, изготавливаемых из композиций типа: сталь - бронза, чугун - бронза, сталь - сталь, сталь - чугун и др. Использование биметаллических деталей позволяет экономить дефицитный материал и одновременно повышать в 2 - 3 раза ресурс работы изделий.
Центробежное литье применяют, в основном, для получения пустотелых отливок типа тел вращения (втулки, роторы). Фасонные отливки, как правило, получают в машинах с вертикальной осью вращения.
Преимуществами данного способа литья являются большая производительность способа и возможность его автоматизации; высокий выход годного металла (90 - 95%) ; высокая плотность и мелкозернистое строение отливок (за счет больших скоростей охлаждения) ; возможность получения тонкостенных отливок из сплавов с низкой жидкотекучестью.
Недостатки способа: химическая неоднородность (ликвация) толстостенных отливках; высокие внутренние напряжения в поверхностном слое, способствующие образованию трещин; возможность деформации формы под давлением жидкого металла, в результате чего отливки образуются с подутостью; разностенность по высоте отливок, полученных в машинах с вертикальной осью вращения.
Центробежным литьем изготавливают водонапорные и канализационные трубы, гильзы двигателей внутреннего сгорания, поршневые кольца, цилиндры компрессоров, подшипники качения, втулки, диски, барабаны и др.
Литьё выжиманием
Данный способ литья предназначен для получения тонкостенных крупногабаритных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов посредством свободной заливки расплава (через металлоприемник) в раскрытую форму с последующим заполнением металлом всей ее рабочей полости за счет сближения полуформ. Избыток металла выжимается в свободный ковш.
Преимуществами способа литья выжиманием являются: возможность получения крупногабаритных тонкостенных отливок (например, детали холодильников и теплообменных аппаратов) ; отсутствие литниковой системы; возможность выжимания металла в форму в суспензионном состоянии (при температурах между солидусом и ликвидусом).
Недостатки способа литья: пониженная точность размеров отливок (по сравнению с литьем в металлические формы) из-за неточной стыковки полуформ; низкий выход годного литья (25 - 50%).
1.3 Способы литья с непрерывным процессом формирования отливки
Непрерывное и полунепрерывное литьё
Непрерывным литьем называют процесс получения протяженных отливок посредством свободной непрерывной заливки расплава в водоохлаждаемую форму (кристаллизатор) и вытягивания из нее сформированной части отливки. Данный способ называют полунепрерывным литьем, если накладывается ограничение на подачу металла (по времени или массе).
Преимуществами способа непрерывного литья являются: неограниченность длины отливки; однородность свойств отливки по длине; повышенная плотность металла; реализация направленного затвердевания; отсутствие литниковой системы; большой процент выхода годного металла; повышенная точность и чистота поверхности отливки; отсутствие операций выбивки форм, обрубки и очистки отливок; относительно невысокая стоимость литейных форм; повышенная производительность труда.
К недостаткам данного способа литья можно отнести: возможность изготовления отливок не очень сложной конфигурации; ограниченность номенклатуры изделий.
Методом непрерывного (или полунепрерывного) литья изготавливают трубы с широким диапазоном размеров (диаметром до 1000 мм), втулки для гильз дизельных двигателей, заготовки для гаек, шестерен, прокатных валков и др.
Электрошлаковое литьё (ЭШЛ)
Сущность процесса электрошлакового литья заключается в постепенном электрошлаковом переплаве расходуемого электрода в водоохлаждаемой металлической форме и последующей кристаллизации расплавленного металла в ней.
Отливки условно подразделяют на две группы: отливки сплошного сечения и отливки с внутренними несквозными полостями.
В связи с последовательным оплавлением электрода и направленной кристаллизацией небольших порций металла отливки приобретают повышенную химическую и структурную однородность: в отливках отсутствует ликвация, возрастает их плотность и уменьшается количество вредных примесей и металлических включений в них. Все это обеспечивает отливкам высокие механические свойства.
Конструктивно-технологические особенности ЭШЛ (совмещение операций расплавления металла плавильном агрегате с заливкой его в форму, последовательное плавление электрода, рафинирование металла шлаком, направленная кристаллизация отливки, высокая однородность структуры - отсутствие усадочных раковин и осевой рыхлости) позволяют осуществить процесс литья без использования элементов литниковых систем (питателей, выпоров и прибылей). Повышенные, эксплуатационные свойства отливок, полученных методом ЭШЛ, допускают наличие в них острых углов и резких переходов от сечения к сечению. В результате применения данной технологии повышается коэффициент использования металла. Способ может успешно заменить ряд операций, выполняемых ковкой, штамповкой и сваркой, при изготовлении ответственных деталей.
2. Плавка металлов
Для придания металлу или сплаву жидкотекучести, обеспечивающей свободное его перемещение при заполнении кристаллизатора или изложницы, к нему подводят тепло. Все способы нагрева шихтовых материалов в существующих плавильных печах сводятся к трем основным: а) нагрев сверху; б) нагрев с боков и снизу; в) нагрев всей массы металла индуктируемыми в металле токами.
Принцип нагрева металла сверху положен в основу работы отражательных печей. Нижним слоям шихтовых материалов или расплавленного металла тепло передается за счет теплопроводности. В то время как верхние слои шихты, нагреваясь, начинают оплавляться, нижние слои остаются относительно холодными. Металл верхних слоев, оплавляясь, стекает вниз и прогревает нижние слои. Даже после полного расплавления всех шихтовых материалов жидкий металл имеет неодинаковую температуру: верхние слои нагреты значительно выше, чем нижние. Для выравнивания температуры верхних и нижних слоев расплав периодически перемешивают.
При нагреве сплава с боков или снизу создаются условия для конвекции. Более нагретый в нижней части ванны печи расплав поднимается вверх, а более холодный опускается вниз. При боковом или нижнем подводе тепла различие в температуре верхних и нижних слоев значительно меньше, чем при подводе тепла сверху.
Наиболее благоприятные условия для нагрева и перемешивания расплава, а, следовательно, и для выравнивания температуры во всем объеме жидкой ванны достигаются при плавлении в индукционных канальных печах.
В случае приготовления тугоплавких металлов и сплавов большое значение имеет очередность и последовательность загрузки компонентов шихты. В первую очередь загружают наиболее тугоплавкие компоненты и только после полного их расплавления - остальную шихту.
Металлы, способные легко окисляться и переходить в шлак или испаряться (марганец, магний, фосфор и др.) вводят в печь в конце плавки. Такой порядок загрузки сокращает время взаимодействия их с компонентами сплава и атмосферой печи, что значительно снижает их потери.
Мелкие шихтовые материалы загружают в ванну печи постепенно небольшими порциями и постоянно перемешивают с расплавленным металлом. При загрузке одновременно большого количества мелкой шихты может произойти ее зависание над поверхностью расплава спекание в сплошную глыбу. После того как нижняя часть зависшей шихты расплавится, между ней и зеркалом жидкого металла образуется заполненное парами цинка и газом пространство, медленно проводящее теплоту. Расплавленный металл в каналах будет перегребаться, и это может привести к размягчению футеровки подового камня, прорыву через нее металла и выходу печи из строя.
3. Заливка металла
Как только форма готова, ее можно сразу заливать без просушки, если отливка производится из легкоплавких металлов, температура плавления которых не выше, чем у цинка. Металл плавят при соблюдении тех же условий, о которых говорилось выше.
Заливать форму надо не торопясь, но быстро, чтобы не лить тонкими, легко остывающими струйками. Надо следить за тем, чтобы в воронку не попадали шлак, угольки, зола, особенно если литниковая воронка не имеет ловушки для задержки плавающих на поверхности металла веществ. Если земля недостаточно пориста, то при отливке в сырую форму водяные пары и газы от сгорающих при соприкосновении с горячим металлом частиц (припыла, угля и другого) не в состоянии выйти иначе, как сквозь жидкий металл. Металл закипает в литнике, разбрызгивается во все стороны, и может даже получиться взрыв, который повлечет за собой ожоги.
Если земля мало пориста, отливка получится вся в раковинах. Раковины, очень часто скрытые внутри отливки, могут получиться от плохо просушенных или плохо вентилируемых шишек, из-за отсутствия отверстий в форме для выхода газов (душники) или из-за их недостаточности. Поэтому душники надо прокалывать, доводя их почти до модели и кругом нее, в необходимом количестве.
Выпором называется специальный канал, иногда оставляемый в форме для облегчения вывода из последней газов и воздуха; очевидно, выпор необходимо устраивать в самой верхней части будущей отливки и на стороне, противоположной литниковому каналу.
Если отливка будет плохо выполнена в своих мелких деталях, то это указывает, что металл был слабо нагрет. При малом количестве металла в отливке могут получиться недоливы; металла надо брать столько, чтобы его хватило не только на самую отливку, но также на литник и на воронку. При достаточном запасе в литнике усадка может произойти за его счет, не захватывая отливки, и, кроме того, отливка будет находиться под давлением столба металла.
Чаще всего неудачи в формовке происходят из-за слабой связности земли или ее малой влажности. Надо обязательно делать пробу на связность. Землю, во всяком случае для слоя, лежащего к модели, надо брать свежую, не бывшую в отливке, и помельче. Необходимо землю просеять и очень тщательно перемешать. Попавший в форму волос может испортить всю формовку.
Набивка опок должна производиться небольшими порциями, плотно и тщательно, во всех уголках опок и модели. Очень часто к модели прилипают песчинки, половинки формы слипаются и форма выходит нечистой. Это бывает из-за недостаточного припыливания или плохого качества припыла. По этой причине и отливка может выйти нечистой, с приставшими песчинками. Необходимо всё же предостеречь как от излишнего уплотнения земли в форме, так и от излишней рыхлости формы. Слабо набитая форма может обвалиться, разрушиться под действием струи металла.
Плотно набитая форма способствует получению плохих раковистых отливок, как указывалось выше. Дальнейшая обработка отливки состоит в очистке ее от приставших песчинок, удалении литников, приливов и заусениц при помощи обрубки, опиливания и сглаживания, где это нужно, поверхности отливки. Это сглаживание производится опиливанием, обточкой на станке, строжкой.
Обрабатывая напильником колеса, блоки и другое, надо опиливать, вращая предмет в обратную движению напильника сторону. Тогда поверхность получится почти такая же, как после обточки.
4. Экономия энергетических и материальных ресурсов в литейном и металлургическом производстве
Повышение эффективности работы оборудования, снижение материало- и энергоемкости продукции сокращение и вторичное использование отходов - важнейшие задачи любого производства. Металлургия и литейное производство являются одними из самых энерго- и материалоемких отраслей промышленности. Наиболее энергоемкий процесс - плавка. Сокращение удельных энергозатрат на плавку металлов становится все более актуальной задачей в связи с постоянным ростом цен на энергоносители.
Сегодня самым дорогостоящим энергоносителем являет электроэнергия. Благодаря непрерывному совершенствованию электроплавильных агрегатов (индукционных и дуговых печей) доля жидкого металла, получаемого в электропечах растет. Однако суммарный термический к. п. д. (Т. К. П. Д.) электроплавки и сегодня не 55-65%. При энтальпии жидкого чугуна и стали, примерно, 1300 и 1500 МДж/т соответственно затраты электроэнергии при плавке составляют от 2 до 2, 7 тыс. МДж/т или 550-750 кВтЧч/т.
«Теряемая» тепловая энергия в действительности не просто рассеивается в атмосфере, а расходуется на «производство» загрязнений окружающей среды: образование пыли, вредных веществ, высокотемпературных газов и т. д. Для осуществления природоохранных мероприятий приходится затрачивать эквивалентное или большее количество энергии (в соответствии с первым законом термодинамики). Отсюда следует, что экономическая эффективность внедрения способов, сокращающих энергопотребление при плавке, с учетом экологических факторов еще более возрастает.
В настоящее время для электропечей разработан и апробирован ряд технологических процессов, которые позволяют существенно интенсифицировать их работу, сократить удельный расход электроэнергии и одновременно обеспечить высокое качество жидкого металла.
Среди них, например, для электродуговых печей, интенсивное применение кислорода как для продувки жидкой ванны, так и в топливно-кислородных горелках, устанавливаемых в стенах и своде печей, продувка инертными газами, вдувание углеродосодержащих материалов и вспенивание шлака, работа на длинных дугах, использование в завалке до 25-30% жидкого чугуна, работа «с болотом», дожигание СО непосредственно в рабочем пространстве печи, подогрев шихты в печи и в автономных установках. Кроме того, последние годы расширяется использование электродуговых печей постоянного тока и индукционных печей средней и повышенной частоты. Эти мероприятия позволяют снизить средние удельные затраты электроэнергии на плавку с 650-750 кВтЧч/т до 400-500 кВтЧч/т и менее.
Если оценивать способы сокращения удельных затрат электроэнергии, то ориентировочно можно расположить их следующим образом (по максимальным значениям в% от удельного расхода) : дожигание СО в рабочем пространстве ~ 6, работа со вспененными шлаками ~ 9, повышение удельной мощности с поддержанием длинных дуг ~ 10, вдувание кислорода ~ 10, использование жидкого чугуна ~ 10, использование топливно-кислородных горелок (ТКГ) ~ 12, подогрев шихты ~ 22.
Наибольший эффект сокращение удельныхэнергозатрат при электроплавке обеспечивает предварительный подогрев шихты. На нагрев и расплавление металлозавалки в плавильной печи расходуется, примерно, 70-75% энергии на перегрев и доводку жидкого металла ~ 25-30%. Нагрев шихты до температуры 550-750°C сокращает на 30-35% затраты энергии в первый период плавки. Следует также учитывать, что нагрев слоя кускового материала, каким является металлошихта, точечным источником (дугой) за счет излучения имеет достаточно низкий т. к. п. д. (~ 20%), работа дуги на холодной шихте менее устойчива, все это удлиняет продолжительность плавки, увеличивает расход электродов, износ футеровки, угар. Не намного больше т. к. п. д., при нагреве холодной шихты в индукционных печах, особенно промышленной частоты (~ 25%).
При нагреве шихты происходит удаление влаги, выжигание масел, СОЖ и др. загрязнений, частичное удаление пыли за счет продувки слоя. Более чистая шихта и сокращение времени пребывания в печи способствует повышению качества жидкого металла за счет уменьшения количества неметаллических включений и газонасыщенности.
Подогрев шихты может быть осуществлен несколькими способами. Наиболее простое техническое решение - нагрев газовыми или газокислородными горелками непосредственно в рабочем пространстве печи. Однако продуть шихту на сколь-нибудь значительную глубину без организации принудительного движения газов через слой невозможно. Поэтому при использовании топливных горелок в электропечах прогреть удается не более 10-15% металлозавалки и т. к. п. д. процесса не превышает 10%.
Для нагрева кускового материала в слое наиболее эффективным способом является продувка высокотемпературными газами (фильтрация) при конвективном теплообмене. Такой режим, существующий, например, в шахтных печах, обеспечивает при нагреве т. к. п. д. до 65-75%. При скоростях продувки 15-25 м/с коэффициент объемного теплообмена достигает 1, 2-1, 8 МВт/м3.
Наиболее привлекательным с точки зрения экономии ресурсов является использование тепла отходящих газов. Развитием способа нагрева шихты в слое путем продувки отходящими газами можно считать шахтно-дуговые печи, в последние годы введенные в эксплуатацию на некоторых предприятиях металлургии. Шахта, в которую загружается металлозавалка, устанавливается непосредственно над сводом электродуговой печи. Газы проходят с температурой 750-1200°С сквозь слой материала (без дожигания) и отводятся в систему дожигания СО и очистки. Шихта удерживается водоохлаждаемыми пальцами. Однако подобные агрегаты существенно сложнее и дороже традиционной электропечи и не могут использоваться в действующих цехах без капитальной реконструкции цеха и длительной остановки производства.
Наиболее надежным и наименее дорогостоящим способом предварительного нагрева шихты при электроплавке является подогрев вне печи на автономной установке, использующей природный газ или жидкое топливо. Экономический эффект при этом обуславливается двумя факторами. Стоимость единицы тепловой энергии, полученной от сжигания природного газа в Беларуси и России в 10 раз меньше, чем от преобразования электроэнергии. Второе - т. к. п. д. нагрева шихты за счет продувки составляет 65-75%, что, почти, втрое превышает эффективность нагрева шихты в электропечах.
Заключение
Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико. Почти все машины и приборы имеют литейные детали. Литье является одним из старейших способов, которым еще в древностипользовались для производства металлических изделий: в начале из меди и бронзы, а затем из чугуна, а позже из стали и др. сплавов. В данном реферате были рассмотрены способы литья, плавка металлов, отливка деталей.
Основными процессами литейного производства являются: плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества обработки. Основной способ изготовления отливок - литье в песчаные формы, в которой получают около 80% отливок. Однако точность и шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения.
Список литературы
Технология металлов. Сайт http://technologiya-metallov.com/russisch/technologie_3.htm
Справочник. Литейное производство. Сайт http://www.uzcm.ru/spravka/tech/prod/5.php
MarkMet. Сайт http//www.markmet.ru/tehnologiya_metallov/fiziko-khimicheskie-protsessy-proiskhodyashchie-pri-plavke-medi-i-ee-splavov
Литье металла. Сайт http://www.inmetal.ru/283-zalivka-formy.html
Ровин Л. Е., Ровин С. Л., Кукуй Д. М. Сборник научных трудов «Металлургия» (ISSN 0369-2450), г. Минск, №31, 2008г., с. 107-129.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Сущность и методы литья металла под давлением. Технологический процесс формирования отливки, оборудование и инструменты. Общая характеристика литья под низким давлением. Преимущества и недостатки способа, область применения. Режимы получения отливки.
реферат [1,4 M], добавлен 04.04.2011Общая характеристика видов литья. Знакомство с основными недостатками литья под давлением. Литье в оболочковой форме как передовой технологический способ литья, позволяющий изготовлять наиболее точные отливки с минимальной механической обработкой.
презентация [489,3 K], добавлен 21.05.2014Исследование технологических возможностей и сущности кокильного литья. Характеристика основных методов устранения отбела в отливках. Обзор способов литья под регулируемым давлением. Назначение центробежного литья. Анализ конструкции створчатого кокиля.
презентация [168,0 K], добавлен 18.10.2013Общие сведения о процессе литья. Классификация способов литья. Физическая сущность процесса литья. Виды литья: в песчаные формы, в кокиль, в оболочковые формы, шликерное в гипсовой форме, центробежное, намораживанием, под низким давлением.
реферат [2,5 M], добавлен 17.06.2004Изучение технологии литья - способа изготовления заготовки или изделия заполнением полости заданной конфигурации жидким металлом с последующим его затвердеванием. Способы литья в специальные формы. Классификация технологий переработки полимерных металлов.
контрольная работа [45,6 K], добавлен 27.07.2012Разработка чертежа отливки. Выбор машины для литья под давлением. Технологический процесс изготовления детали "Крышка". Проектирование пресс-формы. Расчет количества машин для литья под давлением. Расчет расхода электроэнергии, сжатого воздуха, воды.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 09.02.2012Выбор способа литья и типа производства. Условие работы детали, назначение отливки и выбор сплава. Маршрутная технология изготовления отливки, последовательность выполнения технологических операций и их характеристика. Контроль качества отливок.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.04.2012Использование литья в промышленности. Преимущества технологии центробежного литья. Точность и шероховатость поверхности отливок. Схемы центробежного литья. Оборудование и инструменты. Процесс заливки фасонных деталей в металлические формы на машинах.
реферат [1,1 M], добавлен 21.05.2012Технология изготовления заготовок методом литья. Выбор рационального способа изготовления отливки проектируемой детали. Литейные свойства сплавов и их влияние на конструктивные размеры и форму отливок. Описание разработки модели уличного фонаря.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.06.2012Составление технологической схемы производства. Подготовка и заливка формы. Исправление дефектов отливки. Основной участок литья под давлением. Расчет установленной и потребляемой мощности. Компоновка технологического оборудования, планировка помещений.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 18.02.2012
