Технологія виготовлення виробів литтям

  Державний вищий навчальний заклад

  «Українська академія банківської справи

  Національного банку України»

  Кафедра менеджменту 
 
 
 
 

  Реферат

  з дисципліни «Системи технологій»

  на  тему:

  «Виготовлення виробів литтям» 
 
 

               
 

                                                                                         Виконала: ст. гр. БС-03

                                                                 Нікитіна Інна

                                                                Перевірив:

                                                                 канд. наук з держ. упр.,   доц. Мартиненко В.О.  
 
 
 
 

  Суми – 2011

  Зміст

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вступ

     Суть  ливарного виробництва полягає в тому, що фасонні заготовки (іноді деталі) виготовляють заливанням розплаву в ливарні форми, порожнини яких за розмірами і конфігурацією відповідають цим заготовкам. Такі заготовки називають відливками (виробами).

     Ливарні сплави повинні мати такі властивості, як: добра рідкотекучість (здатність добре заповнювати форму), невелика усадка, мала ліквація (неоднорідність хімічного складу в різних частинах відливка). Для виплавлення ливарних сплавів використовують ливарні печі (для чавуну - вагранки, для сталі – конвертери, мартенівські, електричні печі, для кольорових металів та їх сплавів – електричні печі). Іноді використовують раніше виплавлені метали і сплави. Їх переплавляють і використовують для заливки.

       Спосіб лиття має багато переваг в порівнянні з іншими методами виготовлення відливків, тому одержав значне поширення в машинобудуванні та приладобудуванні. Тільки методами лиття можливо отримати складні за конфігурацією і геометрією заготівки із чорних та кольорових сплавів з високим (75-98%) коефіцієнтом використання металу.

     Лиття часто не тільки простіший, але й економічніший за інші способи виробництва. Зазначені можливості методу дозволяють максимально наблизити відливок до готової деталі, а в ряді випадків одержати литу деталь, додаткова обробка якої перед складанням не потрібно. Внаслідок цього різко знижуються трудомісткість і вартість виготовлення виробів, зменшується витрата металу й інструмента, заощаджуються енергетичні ресурси, скорочується потреба в робітників високої кваліфікації, в устаткуванні, пристосуваннях, виробничих площах.          
 

     

1. Загальні  відомості про виготовлення виробів  литтям

     Лиття - один з найдавніших і найпоширеніших способів виготовлення виробів і  заготівок для деталей машин  і механізмів.             Литтям називають виготовлення заготівок для виробів заповненням, наперед виготовлених ливарних форм, розплавленим металом, сплавом або іншим конструкційним матеріалом.

     Після кристалізації й охолодження  металу або сплаву виріб витягують  з форми та передають на механічне  оброблення.Відливками називають вироби, виготовленні литтям.

     Ливарні форми можуть бути разовими та багаторазовими. Разові форми використовують лише один раз; для звільнення відливка від  форми останню руйнують. Багаторазові форми використовують сотні й  тисячі разів; відливки витягають з  форми витрушуванням або виштовхуванням.

     Перші вироби, отримані литтям, належать до ІІІ-ІІ тис. до н. е. Спочатку вироби виливали з бронзи, потім із чавуну. Значного розвитку чавунне лиття набуло в  ХІІІ-ХІУ ст. Деталі, вилиті зі сталі, отримали лише в XIX ст., з алюмінієвих  і магнієвих сплавів - кілька десятків років тому. Тепер виливають відливки з нержавіючих і жароміцних сталей, магнітних та інших сплавів з особливими властивостями.

     Найдавнішим виробом, отриманим литтям, який маємо  в Україні, є дзвін. Його відлито у 1341 р. Тепер він знаходиться на дзвіниці Свято-Юрського собору у Львові. Маса цього дзвону становить 415 кг. 

     Галузь  машинобудування, яка займається виготовленням  виробів литтям, називають ливарним виробництвом.

     Жодна галузь машино - та приладобудування не обходиться без деталей, виготовлених литтям. Частка деталей, виготовлених литтям, у машинах становить близько 50%, а у верстатах - близько 80%. Литтям виготовляють блоки циліндрів і  поршні двигунів внутрішнього згоряння, лопаті газових турбін тощо.          Найбільшу кількість відливків - близько 70% загальної маси - виливають із сірого чавуну, далі йдуть сталеві відливки, відливки з мідних, алюмінієвих та інших сплавів. 

     2. Ливарні сплави та їх властивості

     Чисті метали мають незначні ливарні властивості, тому з них не виготовляють відливків. Із сплавів для виготовлення відливків  використовують лише ті, які мають  добрі ливарні властивості.

     Ливарними сплавами називають ті сплави, які  мають добрі ливарні властивості.

     До  них належать чавуни, сталі, бронзи, сілюміни тощо.

     Найважливіші  ливарні властивості сплавів - текучість  розплаву, усадка, ліквація, температура  плавлення.

     Текучістю називають здатність розплаву швидко заповнювати порожнину ливарної форми. За доброї текучості розплав точніше відтворює внутрішню конфігурацію форми, ніж за поганої. Найтекучішими є евтектичні сплави.     Текучість сплавів залежить від температури нагрівання: з підвищенням температури текучість розплавів зростає. У процесі виготовлення відливків використовують сплави з оптимальною економічно вигідною температурою плавлення.

     Усадкою називають властивість розплавів  зменшувати свій об'єм при охолодженні  від температури заливання до кімнатної.

     Усадка  залежить від хімічного складу сплаву, температури заливання розплаву та інших чинників. Розрізняють усадку об'ємну та лінійну. Так, лінійна усадка сірого чавуну дорівнює 1%, сталі – 2%. Усадка спричиняє утворення раковин, пор, тріщин у відливках.

     Ліквацією (від лат. “liquatio" - розтоплення, розплавлення) називають неоднорідність хімічного складу сплаву в різних частинах відливка після кристалізації й охолодження до кімнатної температури.

     Ліквація  залежить від хімічного складу сплавів  і швидкості охолодження відливка. Так, у чавунах і сталях сірка, фосфор і вуглець збираються у  верхній і центральній частинах відливка. Важкі компоненти сплавів  (Pb, Sn та ін.) збираються у нижній частині відливка. Ліквації запобігають перемішуванням розплавів перед заливанням у форми та прискореним охолодженням у процесі кристалізації.

     Ліквація  істотно впливає на властивості  відливка: чим вона менша, тим кращі  механічні властивості відливка.

     Чавуни. Для виготовлення відливків використовують сірий і білий чавуни. Основну  масу відливків виробляють із сірого чавуну. Це пояснюється його невеликою вартістю (порівняно з іншими сплавами), добрими ливарними властивостями, відносно невисокою температурою плавлення (1100-1200^оС); великою текучістю розплаву, незначною усадкою (близько 1%). Відливки, отримані із сірого чавуну, майже в 1,5 рази дешевші, ніж зі сталі, і в кілька разів дешевші, ніж відливки із сплавів кольорових металів. Із чавуну виготовляють деталі машин і механізмів, які не зазнають великих ударних навантажень.

     Шихта складається з твердого чавуну або сталевого або сталевого скрапу, феросплавів, палива (коксу) і флюсів у певних пропорціях. У ливарних цехах чавун плавлять переважно в печах стовбурного типу, які називають вагранками.

     Сталі. Порівняно з чавунами розплавлені  сталі мають гірші ливарні  властивості: меншу текучість, що утруднює заповнення ливарної форми, більшу усадку, вищу температуру плавлення (1400-1540^оС). Проте добрі механічні властивості сталевих відливок надають сталі широкого використання в ливарному виробництві.

     Відливки  виробляють із доевтектоїдних вуглецевих сталей, які містять до 0,8% С.

     Крім  вуглецевих сталей відливки виробляють із конструкційних легованих сталей, зносостійких та інших сталей з особливими властивостями.

     Для ливарних цехів сталь виплавляють  у кисневих конвертерах, мартенівських  та електричних печах.

     Сплави  кольорових металів. Для виготовлення відливків використовують  мідні, алюмінієві та інші сплави, які мають добрі ливарні властивості. Мідні сплави розплавляють у дугових, індукційних і полуменевих печах. Полуменеві печі використовують рідше, оскільки в них витрачається багато палива, а пічні гази окислюють мідні сплави.

     Для розплавлення алюмінієвих сплавів  використовують електричні печі спеціальної  конструкції. 

3. Підготовлення металевих форм до заливання розплавом

 

     Перед заливанням розплаву у форму на її внутрішню поверхню, яка контактує  з розплавом, наносять вогнетривке  покриття або спеціальну фарбу, щоб  збільшити тривалість використання форми, поліпшити поверхню відливка, полегшити звільнення відливка від  форми, а в разі отримання сталевих відливків - запобігти поверхневому гартуванню.   Потім форми нагрівають до температури 100-300°С. Нагрівання форми полегшує заповнення її розплавом і. захищає від передчасного руйнування внаслідок великої різниці температури форми та розплаву.  Металеві форми на відміну від разових не газопроникні, тому для запобігання утворенню браку у форми вставляють газовиводи у вигляді трубок або форму чи розплав вакуумують. 

 

4. Лиття в  разові ливарні форми

     Найпоширенішими способами лиття в разові форми  є лиття в піщано-глиняні форми; лиття в оболонкові форми та у  форми, виготовлені за моделями, які  витоплюються, розчиняються або перетворюються на газ. Найбільшу кількість відливків  виробляють у піщано-глиняних формах.

       Такі форми є одноразовими, їх виготовляють зі спеціальної піщано-глиняної (формової) суміші. До складу цієї суміші в певних пропорціях входять кварцовий пісок, глина та різні домішки (протипригарні, зв'язуючі, пороутворюючі та ін.). При цьому способі для кожної відливки потрібно виготовляти форму. Щоб її виготовити необхідно мати: модель (аналог) деталі та ливникової системи; підмодельну плиту, на яку буде встановлюватися модель деталі; стрижень, для утворення у відливку отвору або заглибини (виготовляють стрижні з піщано-глиняної суміші); опоку (ящик), в якій виготовляється сама форма. Крім цього потрібні ливарні інструменти, за допомогою яких виконуються всі операції при виготовленні форми.