Применение чугунных отливок в тракторостроении

Министерство  образования и науки Украины

Донбасская  государственная машиностроительная академия

Кафедра ТОЛП 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

 по дисциплине:

Производство  отливок из чугуна

на тему:

«Применение чугунных отливок в тракторостроении» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Выполнил:

      Ст.гр.ЛП-08-2

      Махмудова А.А.

      Проверил:

      Фесенко М.А. 
 
 
 
 
 
 
 

Краматорск 2011

 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЧУГУНАХ……………………………………………6
3. ПРИМЕНЕНИЕ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК В ТРАКТОРОСТРОЕНИИ……...8
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….12
5. ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК…………………………………………………………..13 
   ВВЕДЕНИЕ

 

       Рост  объема производства отливок в мире продолжается: в последнее время  его объемы выросли на 10-12%. Правда, как отмечают эксперты Modern Casting, мировое  производство в нынешнем веке —  около 74 млн. т — все еще не достигло уровня 70-х годов, когда безоговорочным лидером был СССР. Очень быстро развивается Китай — за пять последних лет китайское производство в этой сфере увеличено на 70%. Стабильный рост зафиксирован на Тайване, в Южной Корее и Бразилии. А вот в Испании и Франции, согласно данным Modern Casting, имеет место спад: соответственно на 40 и 17%.

       Последней тенденцией специалисты считают  рост производства высокопрочного чугуна — на 1/4 в целом, до 1/3 в развитых странах и на половину в США  и Японии. В Украине и России высокопрочный чугун практически не выпускается. В малых количествах его литье практикуется в Беларуси.

       Просматривается тенденция: чем сильнее и современнее  экономика, тем меньше производящих цехов, в частности за счет укрупнений и слияний. Например, Германия насчитывает цехов в 7 раз меньше, чем идущая следом Индия, а также намного меньше, чем Италия или Мексика, и в полтора раза меньше, чем Украина. Та же тенденция “компактности литья” прослеживается и у других западноевропейцев: рост количества цехов обнаруживается лишь в снижающей объемы Великобритании.

       По  данным Российской ассоциации литейщиков, последний год характеризовался такими изменениями. Бразилия перегнала  Мексику, Индия вплотную подошла  к Германии, Япония — к России. Суммарный объем производства в странах топ-десятки продолжает составлять свыше 80% общего выпуска, но различие между лидерами и замыкающими десятку вновь растет. Пятерка лидеров отлива высокопрочного чугуна — США, Китай, Япония, Германия, Франция — неизменна, но с шестого места Испанию вытеснила Бразилия.

       На  Западе научные центры изучения литья  и сплавов базируются вокруг профильных фирм. К примеру , в США действуют центры Rensselaer Polytechnic Institute; Werner Co; Lenigh University, Institute for Metall Forming. В Германии — WSP Ingenieur GmbH; в Австрии — Comalco RTS; Норвегии — SINTEF; Италии — Cometal Engineering Ltd; T урции — Gebze Institute. В Украине проблемы литья изучают не менее десятка крупных специализированных институтов и лабораторий, например, Институт проблем литья НАНУ, НИИ специальных способов литья.

         В Украине основными “литейными”  областями можно считать Харьковскую,  Донецкую, Запорожскую, Луганскую  и Одесскую, а также частично  Западную Украину. Интерес к  литейному производству стабильно высок, о чем говорят постоянные крупные форумы и выставки. Так, июньская международная выставка “Литье-Форум Украина — 2005” была организована не только Ассоциацией литейщиков Украины, но и профильными институтами и министерствами, например, Запорожским национальным университетом.

       Мощными литейными комплексами обладает и Донецкая область. Известна торговая марка “Литье Донбасса” АОЗТ “Втормет”. Это одно из немногих предприятий  региона, где производство представлено сразу несколькими видами формообразования.

       Кузницей  и поставщиком литейного оборудования можно назвать Краматорск. ОАО  “Краматорский завод тяжелого станкостроения”  помимо уникальных станков изготавливает  поковки, чугунное литье, сварные изделия. Местный металлургический завод  им. Куйбышева предлагает металлическую литую посуду, а ОАО “Старокраматорский машиностроительный завод” — запчасти к металлургическому оборудованию, поковки из слитков, сварные металлоконструкции. ОАО “Энергомашспецсталь” осуществляет литье поковок и стали. Завод “Кондиционер” предлагает чугунное литье. ООО “НПП ОТМ” производит литые запчасти к электровозам. НПО “Донмет-Импульс” занимается проектированием и изготовлением форм.

       Еще один литейный регион — Харьковщина. Здесь многие предприятия находятся  под контролем АО “Украинская промышленная энергетическая компания” (УПЭК). Среди них модернизируемое ОАО “ХарПодшипник”, а также ОАО “Харверст” (”Харьковский станкостроительный завод”), “Электромаш”, Лозовской кузнечно-механический завод (ЛКМЗ). Общий объем производства на предприятиях АО УПЭК превышает 0,7 млрд. грн. в год. А самым динамичным по развитию является ЛКМЗ (полуторный рост объемов производства) — одно из крупнейших предприятий отечественного машиностроения, производство которого не имеет аналогов даже в Европе.

       В Запорожской области действует госпредприятие “Мелитопольский завод “Автоцветлит”. Его мощности по отливкам из чугуна и сплавов — 5-20 тыс. т в год. Имеет несколько литейных предприятий и Днепропетровская область. Это завод прессовых узлов в Пятихатках, где выпускают кузнечно-прессовые машины и штамповые автоматические линии.

       В Западной Украине отрасль представлена львовскими и ивано-франковскими предприятиями. К ведущим относятся, в частности, ОАО “Автоливмаш” с уставным капиталом  свыше 1 млрд. долларов и прибылью 3-6 млн. грн., во многом контролируемое киевскими структурами, Львовский инструментальный завод, “Ривнестанкомодуль”, Здолбуновский завод нестандартного оборудования и другие.

       Несколько литейных производств имеются и  в Крыму. Среди них можно назвать  “Таврическую литьевую компанию”, больше известную как ООО “Талко”, которая предлагает отливки из алюминиевых сплавов, точное стальное и алюминиевое литье по выплавляемым моделям. ОАО “Керченский меткомбинат” изготавливает люки 30 размеров.

       Сегодня Россия и Украина входят в число лидеров мирового рейтинга в основном за счет производства изделий из серого чугуна и стали. В условиях падения цен на черный металл Украине надо срочно думать, как “съехать” со своей металлосырьевой ориентации внешней торговли. В частности, эксперты отмечают наши перспективы в экспорте литейной продукции — более технологичной, дорогой и менее ограниченной антидемпингом. Тем более что украинская продукция (литье на 2/3 — отливки из серого чугуна) — дешевая и низкокачественная, подобное производство Запад переносит в третьи страны. Но спрос на такое литье на внешнем рынке снижается, а на внутренний в условиях кризиса рассчитывать нельзя.

 

       

       ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЧУГУНАХ 

       Первые сведения о чугуне относятся к 6 веку до нашей эры. В Китае из высокофосфористых железных руд получали чугун, содержащий до 7% Р, с низкой температурой плавления, из которого отливали различные изделия. Чугун был известен и античным металлургам 4-5 веков до нашей эры. 
Производство чугуна в Западной Европе началось в 14 веке с появлением первых доменных печей для выплавки чугуна из руд.  
Полученный чугун использовали или для передела в сталь в кричном горне, или для изготовления различных строительных деталей и оружия (пушки, ядра, колонны и др.).  
В России производство чугуна началось в 16 веке; в дальнейшем оно непрерывно расширялось, и при Петре I Россия по выпуску чугуна превзошла все страны, но через столетие вновь отстала от западно-европейских стран.  
Появление во второй половине 18 века вагранок позволило литейным цехам отделиться от доменных, т. е. положило начало независимому существованию чугунолитейного производства . 
В начале 19 века возникает производство ковкого чугуна. Во второй четверти 20 века начинают применять легирование чугуна, что дало возможность существенно повысить его свойства и получать специальный чугун (износостойкие, коррозионностойкие, жаростойкие и т.д.). 
Чугун как материал для производства художественных отливок использовался ещё средневековыми мастерами. Например, в 10 веке нашей эры в Китае из чугуна было отлито уникальное изваяние льва весом более 100 тонн. 
С конца 15 века в Германии, а затем и в других странах Европы художественное литьё из чугуна получило особенно широкое распространение - парковая скульптура, надгробия, решётки, ограды, садовая мебель и пр. В России художественное литье появилось в конце 17 века, и, в первую очередь, благодаря мастерам Каслинского завода. 
Во второй половине 19 начале 20 веков более массивное, чем бронзовое, но и более дешёвое чугунное литьё со свойственной ему выразительностью тяжёлой массы материала и глухого тона применяется почти так же широко, как и бронзовое. С конца 18 века чугунное литье находит самое широкое разнообразное применение в архитектуре.  
Особенно характерно использование чугунных конструкций для зодчества 19 века, справедливо называемым «веком чугуна».

       В  зависимости  от  состояния  и  формы  углерода, обусловливающего  вид  излома различают следующие виды чугуна:

       1.Серые, в  которых  углерод  находится, главным  образом, в  свободном  состоянии, чаще  всего  в  виде  пластинчатого  графита, что  придает  чугуну  серый  излом.

       2.Белые, в  которых  углерод  находится  в  связанном  состоянии  в  виде  карбидов, что  обусловливает  белый  излом.

       3. Половинчатые, в  которых  углерод  находится  как  в  свободном (графит), так  и  в  связанном  состоянии  в  виде  карбидов (цементит). Связанного  углерода  в них  содержится  более  0,9%. Чугун  в  изломе – светло-серый  с  белыми  включениями.

       4.Отбеленные, часть  сечения  в  отливках  которых  состоит  из  белого  чугуна (чаще  внешняя), а  другая – из  серого (внутренняя); иногда  бывает  наоборот.

       5. Ковкие,  получаемые  в  результате  отжига  белых  чугунов.

       Ковкие  чугуны, в  свою  очередь, подразделяются  на  следующие:

       а) белосердечные, получаемые  за  счет  окисления  и  удаления  углерода (обезуглероживание  отливок).  Такие  чугуны,  называемые  европейскими, применяются  все  реже ;

       б) черносердечные, получаемые  за счет  распада  карбидов  с  образованием  включений  свободного  углерода – углерода  отжига

       (американские  чугуны).

       6.Высокопрочные, в  которых  за  счет  присадок  магния  или 

       других  специальных  модификаторов  графит  принимает  шаровидную  форму.

       7.С вермикулярным графитом, в  которых  за  счет  присадок  модификаторов  графит  принимает  червеобразную  форму.

 

        ПРИМЕНЕНИЕ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК В  ТРАКТОРОСТРОЕНИИ 

       При  наличии  в  машинах  большого  количества  литых  деталей качество, надежность  и  эксплуатационные  характеристики  машин  в  значительной  степени  зависят  от  качества  и  эксплуатационных  характеристик  отливок, а  в  отдельных  случаях  полностью  определяются  ими. В  связи  с  этим  улучшение  качества  продукции  машиностроения  прямо  зависит  от  повышения  качества  отливок, особенно  из  чугуна, доля  которых  составляет  от  15 (в  автомобилях) до 70% (в  станках  и  кузнечно-прессовом  оборудовании). При этом  технология  изготовления  чугунных  отливок  не  требует  дорогостоящих  материалов  и  оборудования, поэтому  себестоимость их  значительно  ниже  стальных  отливок  и  тем  более  отливок  из 

цветных  сплавов.

         Для  решения  проблемы  повышения   качества  литых  чугунных  заготовок  технолог-литейщик  должен  знать  механизмы  литейных  процессов и уметь управлять ими.

       В основном из чугуна изготавливают корпусные детали. Основной конструктивно-технологической особенностью корпусных деталей и деталей механизмов является их ответственное назначение как конструкционных.

       Корпусные детали тракторов служат для размещения отдельных узлов, механизмов и др. Наиболее распространенной группой деталей в машинах являются корпуса средних размеров сложной коробчатой формы. В большинстве случаев это литые детали из серого и ковкого чугуна, сталей и алюминиевых сплавов. Находят также применение сварные корпусные детали.  

       Заготовки корпусных деталей изготовляют  литьем из серого или модифицированного  чугуна, а из углеродистой стали  выполняют сварными.

       Чугунные  отливки в серийном производстве должны иметь II —III класс точности, а в массовом производстве —I —II класс точности.

       Сварные корпуса применяют вместо литых  тогда, когда большое значение имеет уменьшение массы изделия. Например, штампосварные картеры задних мостов находят широкое применение на грузовых автомобилях средней и малой грузоподъемности, а также на малолитражных легковых автомобилях. Для увеличения жесткости к нагруженным частям такого картера приваривают ребра, диски, косынки и другие элементы.

       В отливках корпусных деталей в результате неравномерного охлаждения и усадки возникают остаточные напряжения, вызывающие коробление. Для устранения этих напряжений предусматривают специальные операции термической обработки.

       В тракторостроении применяются следующие  марки серых чугунов:

       СЧ20, СЧ21, СЧ24 - для изготовления отливок картеров, крышек, блоков цилиндров, тормозных барабанов, головок и гильз цилиндров и других деталей(рис.1);

       Рисунок 1 – Крышка корпуса подшипника 

       СЧ25, СЧ30 -  для изготовления различных  отливок ответственного назначения - блоков и головок цилиндров, гильз, маховиков;

       СЧ35 - для изготовления различных отливок  особо ответственного назначения - блоков и головок цилиндров, гильз, маховиков (рис. 2).