Литейное производство

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Уральский государственный экономический  университет

Институт  непрерывного образования

Факультет сокращенной подготовки 

Кафедра 080502 «Экономика и управление на предприятии машиностроения

и металлообработки» 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 

по дисциплине «Технологические процессы машиностроительного производства» 
 
 

                                                           Студентки 2 курса

                                                гр.ЗЭУП-09

                                                                                  Пономаревой Н. А.

                                                 Вариант 20

Преподаватель: Чегодаев А.И. 
 
 
 
 

Екатеринбург

2011 г.

Содержание

1.Назначение литейного производства………………………………стр.3

2.Технологический  процесс литья в кокиль (схема)………………..стр.5

3.Основные операции  литья в кокиль………………………………..стр.6

4.Физико-химические  методы обработки материалов……………...стр.12

5.Основные виды  термической обработки…………………………..стр.14

Список используемой литературы……………………………………стр.20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Назначение  литейного производства.

Литейное производство, одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки, получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом. Широкое применение отливок объясняется тем, что их форму легче приблизить к конфигурации готовых изделий, чем форму заготовок, производимых др. способами, например ковкой. Литьём можно получить заготовки различной сложности с небольшими припусками, что уменьшает расход металла, сокращает затраты на механическую обработку и, в конечном счёте, снижает себестоимость изделий. Литьём могут быть изготовлены изделия практически любой массы — от нескольких г до сотен т, со стенками толщиной от десятых долей мм до нескольких м. Литейные формы подразделяют на разовые,используемые для одной заливки, и на многократные (например, кокили),которые выдерживают от нескольких десятков до сотен тысяч заливок. Материалами для литейных форм служат кварцевый песок, глина и другие формовочные материалы, а также металлы.

Кокиль - металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. В отличие от разовой песчаной формы кокиль может быть использован многократно. Таким образом, сущность литья в кокили состоит в применении  металлических материалов для изготовления многократно используемых литейных форм, металлические части которых составляют их основу и формируют конфигурацию и свойства отливки.

По конструкции  различают кокили: вытряхные; с вертикальным разъемом; с горизонтальным разъемом и др.

Вытряхные кокили по сравнению с другими  наиболее просты по конструкции, их легче изготовить и поэтому их широко применяют для производства несложных по форме отливок из любых сплавов.

Разъемные кокили имеют вертикальный, горизонтальный и реже криволинейный и створчатый разъемы.

Кокили  с вертикальным разъемом наиболее часто используют при работе на механизированных одно- и многопозиционных машинах, а также на станках с ручным приводом.

Кокили  с несколькими разъемами устанавливают  на ручные кокильные станки, используемые в основном для: производства мелких по массе отливок из цветных сплавов, и реже на механизированные кокильные машины.

По количеству одновременно изготавливаемых отливок  кокили подразделяются на одно- и многоместные. В одноместных кокилях имеется  одна полость для отливки, в многоместных кокилях - несколько полостей, за одну заливку в них получают столько отливок, сколько полостей  в кокиле. 
 
 
 
 
 
 
 

2.Технологический процесс литья отливок в кокили складывается из операций, приведенных на схеме (рис.1).

3. Основные операции литья в кокиль.

Перед заливкой расплава новый кокиль подготовляют к работе: поверхность рабочей  полости и разъем тщательно очищают  от следов загрязнений, ржавчины, масла; проверяют легкость перемещения  подвижных частей, точность их центрирования, надежность крепления. Затем на поверхность рабочей полости и металлических стержней наносят слой огнеупорного покрытия облицовки и краски. Состав облицовок и красок зависит в основном от заливаемого сплава, а их толщина - от требуемой скорости охлаждения отливки: чем толще слой огнеупорного покрытия, тем медленнее охлаждается отливка. Вместе с тем слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую поверхность формы от резкого повышения ее температуры при заливке, расплавлении и схватывании с металлом отливки. Таким образом, облицовки и краски выполняют две функции: защищают поверхность кокиля от резкого нагрева и схватывания с отливкой и позволяют регулировать скорость охлаждения отливки, а значит, и процессы ее затвердевания, влияющие на свойства металла отливки. Перед нанесением огнеупорного покрытия кокиль нагревают газовыми горелками или электрическими нагревателями до температуры 423 - 453 К. Краски наносят на кокиль обычно в виде водной суспензии через пульверизатор. Капли водной суспензии, попадая на поверхность нагретого кокиля, испаряются, а огнеупорная составляющая ровным слоем покрывает поверхность.

После нанесения огнеупорного покрытия кокиль нагревают до рабочей температуры, зависящий в основном от состава  заливаемого сплава, толщины стенки отливки, ее размеров, требуемых свойств. Обычно температура нагрева кокиля перед заливкой 473 - 623 К. Затем в кокиль устанавливают песчаные или керамические стержни если таковые необходимы для получения отливки; половины кокиля соединяют и скрепляют специальными зажимами, а при установке кокиля на кокильной машине с помощью ее механизма запирания, после чего заливают расплав в кокиль. Часто в процессе затвердевания и охлаждения отливки, после того как отливка приобретет достаточную прочность, металлические стержни <подрывают>, т.е. частично извлекают из отливки до ее извлечения из кокиля. Это делают для того, чтобы уменьшить обжатие усаживающейся отливкой металлического стержня и обеспечить его извлечение из отливки. После охлаждения отливки до заданной температуры кокиль раскрывают, окончательно извлекают металлический стержень и удаляют отливку из кокиля. Из отливки выбивают песчаный стержень, обрезают литники, прибыли, выпоры, контролируют качество отливки. Затем цикл повторяется.

Перед повторением цикла осматривают  рабочую поверхность кокиля, плоскость разъема. Обычно огнеупорную краску наносят на рабочую поверхность кокиля 1 - 2 раза в смену, изредка восстанавливая ее в местах, где она отслоилась от рабочей поверхности. После этого при необходимости, что чаще бывает при литье тонкостенных отливок или сплавов с низкой жидкотекучестью, кокиль подогревают до рабочей температуры, так как за время извлечения отливки и окраски рабочей поверхности он охлаждается. Если же отливка достаточно массивная, то, наоборот, кокиль может нагреваться ее теплотой до температуры большей, чем требуемая рабочая, и перед следующей заливкой его охлаждают. Для этого в кокиле предусматривают специальные системы охлаждения.

Как видно, процесс литья в кокиль - малооперационный. Манипуляторные операции достаточно просты и кратковременны, а лимитирующей по продолжительности операцией является охлаждение отливки в форме до заданной температуры. Практически все операции могут быть выполнены механизмами машины или автоматической установки, что является существенным преимуществом способа, и, конечно, самое главное - исключается трудоемкий и материалоемкий процесс изготовления формы: кокиль используется многократно.

Особенности формирования и качество отливок.

Кокиль - металлическая  форма, обладающая по сравнению с песчаной значительно большей теплопроводностью, теплоемкостью, прочностью, практически нулевыми газопроницаемостью и газотворностью. Эти свойства материала кокиля обусловливают рассмотренные ниже особенности его взаимодействия с металлом отливки.

1. Высокая эффективность теплового взаимодействия между отливкой и формой: расплав и затвердевающая отливка охлаждаются в кокиле быстрее, чем в песчаной форме, т.е. при одинаковых гидростатическом напоре и температуре заливаемого расплава заполняемость кокиля обычно хуже, чем песчаной формы. Это осложняет получение в кокилях отливок из сплавов с пониженной жидкотекучестью и ограничивает минимальную толщину стенок и размеры отливок. Вместе с тем повышенная скорость охлаждения способствует получению плотных отливок с мелкозернистой структурой, что повышает прочность и пластичность металла отливок. Однако в отливках из чугуна, получаемых в кокилях, вследствие особенностей кристаллизации часто образуются карбиды, ферритографитная эвтектика, отрицательно влияющие на свойства чугуна: снижается ударная вязкость, износостойкость, резко возрастает твердость в отбеленном поверхностном слое, что затрудняет обработку резанием таких отливок и приводит к необходимости подвергать их термической обработке (отжигу) для устранения отбела.

2. Кокиль  практически неподатлив у более  интенсивно препятствует усадке  отливки, что затрудняет извлечение  ее из формы, может вызвать  появление внутренних напряжений, коробление и трещины в отливке.

Однако  размеры рабочей полости кокиля могут быть выполнены значительно точнее, чем песчаной формы. При литье в кокиль отсутствуют погрешности, вызываемые расталкиванием модели, упругими и остаточными деформациями песчаной формы, снижающими точность ее рабочей полости и соответственно отливки. Поэтому отливки в кокилях получаются более точными. Точность отливок в кокилях обычно соответствует  12 - 15-ам квалитетам по СТ СЭВ 145 - 75. При этом точность по 12-му  квалитету возможна для размеров, расположенных в одной части формы. Точность размеров, расположенных в двух и более частях формы, а также оформляемых подвижными частями формы, ниже. Коэффициент точности отливок по массе достигает 0.71, что обеспечивает возможность уменьшения припусков на обработку резанием.

3. Физико-химическое  взаимодействие металла отливки и кокиля минимально, что способствует повышению качества поверхности отливки. Отливки в кокиль не имеют пригара. Шероховатость поверхности отливок определяется составами облицовок и красок, наносимых на поверхность рабочей полости формы, и соответствует Rz=80-18 мкм, но может быть и меньше.

4. Кокиль  практически газонепроницаем, но  и газотворность его минимальна  и определяется в основном  составами огнеупорных покрытий, наносимых на поверхность рабочей  полсти. Однако газовые раковины  в кокильных отливках - явление не редкое. Причины их появления различны, но в любом случае расположение отливки в форме, способ подвода расплава и вентиляционная система должны обеспечивать удаление воздуха и газов из кокиля при заливке.

Эффективность производства и область применения.

Эффективность производства отливок в кокилъ, как, впрочем, и других способов литья, зависит  от того, насколько полно и правильно  инженер-литейщик использует преимущества этого процесса, учитывает его  особенности и недостатки и условиях конкретного производства. Ниже приведены преимущества литья в кокиль на основе производственного опыта.

1. Повышение  производительности труда в результате  исключения трудоемких операций  смесеприготовления, формовки, очистки  отливок от пригара. Поэтому  использование литья в кокили, по данным различных предприятий, позволяет в 2 - 3 раза повысить производительность труда в литейном цехе, снизить капитальные затраты при строительстве новых цехов и реконструкции существующих за счет сокращения требуемых производственных площадей, расходов на оборудование, очистные сооружения, увеличить съем отливок с 1 м2 площади цеха.

2. Повышение  качества отливки, обусловленное  использованием металлической формы,  повышение стабильности показателей  качества: механических свойств, структуры, плотности, шероховатости, точности размеров отливок.

3. Устранение  или уменьшение объема вредных  для здоровья операций выбивки  форм, очистки отливок от пригара,  их обрубки, общее оздоровление  и улучшение условий труда,  меньшее загрязнение окружающей Среды.

4. Механизация  и автоматизация процесса изготовления  отливки, обусловленная многократностью  использования кокиля. Для получения  отливок заданного качества легче  осуществить автоматическое регулирование  технологических параметров процесса. Автоматизация процесса позволяет улучшить качество отливок, повысить эффективность производства, изменить характер труда литейщика-оператора, управляющего работой таких комплексов.

Недостатки  литья в кокиль:

  1. Высокая  стоимость кокиля, сложность и  трудоемкость его изготовления.

  2. Ограниченная  стойкость  кокиля,  измеряемая  числом  годных  отливок,

которые  можно  получить  в  данном  кокиле.  От  стойкости  кокиля  зависит

экономическая эффективность процесса.

  3. Сложность  получения отливок с поднутрениями,  для  выполнения  которых необходимо усложнять конструкцию  формы  -  делать  дополнительные  разъемы, использовать вставки, разъемные металлические или песчаные стержни.