Файл: Отчет по практическим работам 16 по дисциплине Материаловедение и технология конструкционных материалов.docx
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 122
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3. Заливка форм и охлаждение металла отливок. Собранные формы при помощи ковша или литейной машины заливают расплавом. После кристаллизации отливка должна охладиться в форме до определенной температуры, для чего в составе конвейеров и автоматических линий по производству отливок предусматривают охладительные ветви.
4. Извлечение из форм и обработка отливок. Охлажденная до заданной температуры отливка удаляется из формы, и из нее извлекаются стержни. При литье в разовые формы эта операция называется выбивкой, которая осуществляется на вибрационных решетках. К этим операциям относятся: обрубка - отделение от отливок элементов литниковой системы, заливов по разъёму формы и неровностей поверхности. Зачистка - механическая обработка поверхности отливок с целью приведения ее в соответствие с требованиями по качеству поверхности.
Способы литья
Наиболее часто все виды литья делят на литье в разовые формы (литье в песчаные формы, в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям и т.д.) и литье в многократные формы (литьё в кокиль, под давлением, центробежное литье).
Литье в песчаные формы
Литье в песчаную форму (ЛПФ) – это литье металла, осуществляемое заливкой разовой литейной формы, изготавливаемой из песчаной формовочной смеси. ЛПФ получило наибольшее распространение, как наиболее дешевый и универсальный способ получения отливок.
Формовка - технологический процесс изготовления литейной формы. В зависимости от степени механизации различают формовку: ручную, машинную и автоматизированную.
1 – формовочная смесь; 2 - опока; 3 – нижняя полумодель;
4 – трамбовка; 5 – модельная плита
Рисунок 3.3 - Изготовление нижней полуформы
Литьё в оболочковые формы (ЛОФ)
ЛОФ основано на применении горячетвердеющих формовочных смесей со связующими из термореактивных смол. При нанесении смеси на горячую модельной плиту смола переходит из твердого в вязкотекучее состояние, воспроизводит очертания моделей и затем необратимо затвердевает, сохраняя полученную конфигурацию.
а – подготовка; б – обсыпка; в – переворот; 1 – формовочная смесь; 2 – бункер;
3 – модельная плита; 4 –модель; 5 – оболочка; 6 – готовая полуформа
ЛОФ традиционно получают ответственные отливки, прежде всего из чугуна, такие как ребристые цилиндры двигателей воздушного охлаждения, коленчатые и распределительные валы и др. Однако, в связи с вредностью и энергоемкостью процесса, его все чаще заменяют на литье в песчаные формы из холоднотвердеющих смесей.
Литьё по выплавляемым моделям (ЛВМ)
ЛВМ основано на применении моделей из легкоплавкого состава, которые после формовки выплавляются из формы (не извлекаются механически), что позволяет получать отливки наиболее сложной конфигурации с высокой точностью размеров.
Рисунок 3.5 - Технология литья по выплавляемым моделям:
а – изготовление модельных звеньев; б – сборка модельного блока; в – формовка окунанием; г – обсыпка огнеупором; д – сушка; е – выплавление моделей; ж – засыпка; з – прокаливание формы; и – заливка; 1 – модель; 2 – пресс-форма; 3 – блок моделей; 4 – слой суспензии; 5 –огнеупор; 6 – нагревательная печь; 7 – расплав
ЛВМ применяют, прежде всего, при производстве небольших отливок сложной конфигурации из стали и тугоплавких сплавов. Способ особенно эффективен, если отливки по качеству поверхности и точности удовлетворяют предъявляемым к детали требованиям, и нет необходимости в последующей обработке резанием. Этим способом получают коромысла клапанов двигателей, детали швейных машин, стрелкового оружия, ювелирные изделия, а также лопатки газотурбинных двигателей, измерительный и режущий инструмент.
Кокильное литье (КЛ)
КЛ (или литье в кокиль) – это литье, осуществляемое свободной заливкой многократной металлической формы. Главной особенностью КЛ является высокая скорость охлаждения отливок из-за большой теплопроводности формы, что имеет весьма разнообразные последствия (высокие механические свойства продукции, но пониженная стойкость самого кокиля; высокая производительность, но ограниченность минимальной толщины стенки и т.д.).
Литьё под давлением (ЛД)
ЛД характеризуется принудительным заполнением формы расплавом под избыточным давлением. Металлические формы для ЛД, называемые пресс-формами, имеют более сложную
конструкцию и изготавливаются более тщательно, чем кокили. Формы и стержни для литья под давлением делают стальными. Применение песчаных стержней исключено, т.к. струя металла под давлением может их разрушить. Для осуществления процесса необходимо применение специальных машин, которые могут быть с вертикальной и горизонтальной, с горячей и холодной камерой прессования.
1 - стержень, 2 - неподвижная половина пресс-формы: 3 - рабочая полость;
4 – ковш; 5 – расплав; 6 - камера прессования; 7 – поршень; 8 - подвижная половина пресс-формы; 9 – выталкиватель
Рисунок 6 - Схема литья под давлением
ЛД широко применяется в серийном и массовом производстве тонкостенных отливок из цветных сплавов. В машиностроении способ применяют для изготовления широкой номенклатуры корпусных отливок, в том числе в автомобилестроении – для блоков цилиндров, картеров, а также крышек генераторов и других армированных отливок.
Центробежное литьё (ЦЛ)
ЦЛ – это литье, осуществляемое при заливке расплава в металлическую вращающуюся форму. При ЦЛ заливка и кристаллизация расплава происходит в поле действия центробежных сил, что благоприятно сказывается на строении и свойствах отливок.
Достоинства ЦЛ: Высокое качество металла отливки из-за плотной структуры, отсутствия неметаллических включений и пористости.Отсутствие стержней для оформления центральных отверстий ведет к существенной экономии.
ЦЛ чаще всего применяется для получения отливок из чугуна и медных сплавов в форме тел вращения: труб, втулок, колец и др., например, гильз цилиндров и поршневых колец двигателей.
Практическое занятие № 4. Обработка металлов давлением
Обработка металлов давлением (ОМД) – технологический процесс формоизменения металлического тела (заготовки) за счет пластической деформации под воздействием на тело внешних сил.
Прокатка
Прокатка - процесс пластической деформации заготовки между вращающимися валками с целью получения заданных форм, размеров и физико-механических свойств.
Прокатку принято делить на продольную и специальную. Специальные виды прокатки: поперечная, поперечно-винтовая, поперечно-клиновая, а также профилирование плоского проката (листов и лент).
Рисунок 4.1 - Схема продольной прокатки: а - установившийся процесс; б - силы, действующие на заготовку в момент захвата; 1 – заготовка; 2 – валок; N – нормальная сила; Т – сила трения; R – равнодействующая сила; А-В – дуга захвата; α - угол захвата; β - угол трения; hn-1, bn-1 – толщина и ширина заготовки; hn, bn – толщина и ширина изделия; D – диаметр валка
Рисунок 4.2 - Схемы прокатки: а – поперечной в двух валках; б - поперечно-винтовой прокатки профиля переменного по длине сечения с пересекающимися осями валков; 1 - валок; 2 - заготовка; 3 – изделие; ωВ - направление вращения валков; ωЗ, VЗ - вращательное, и поступательное движения заготовки; Р – осевая сила
Процесс поперечно-клиновой осуществляют двумя валками с клиновыми ручьями (рисунок 4.3), оси валков и заготовки параллельны. Валки вращаются в одну сторону, заготовка в другую. Заготовка кроме вращательного, получает поступательное движение, ручьи обычно вытачивают не на валке, а на сменных сегментах, закрепленных на валках.
Продукция, получаемая прокаткой, называется прокатом. Перечень выпускаемого проката с указанием профиля, размеров и допусков на них называется сортаментом. Сортамент проката принято делить на четыре группы: сортовой прокат, плоский прокат, трубы и специальные виды проката.
Рисунок 4.3 - Схема поперечно-клиновой прокатки: 1 - нижний валок; 2, 3 - клиновые ручьи; 4 - верхний валок; 5 – заготовка; nВ - направление вращения валков; nЗ - вращательное движение заготовки.
Продольной прокаткой получают сортовой, плоский и трубный прокат. Сортовой прокат имеет постоянное по длине сечение простой или сложной формы. Его, как правило, получают горячей прокаткой. К профилям простой геометрической формы относятся блюм, квадрат (сторона квадрата 6…250 мм и более), круг (диаметр 4…300 мм), прямоугольник (толщина 1…60 мм, ширина 10…600 мм), правильный многоугольник (в т.ч. шестигранник), треугольник, овал, полукруг, сегмент, ромб. Продольной прокаткой изготавливают ограниченное количество по массе и сортаменту профилей переменного по длине сечения. Поперечной прокаткой получают заготовки цилиндрических шестерен с зубьями (модуль 7…15 мм при горячей деформации, модуль 5…7 мм при холодной), а также бочкообразные ролики подшипников и другие детали с заданным внешним и внутренним профилем. Поперечно-винтовой прокаткой получают гильзы, сортовой прокат, круглые сплошные и
полые переменного по длине сечения профили, в том числе периодический прокат, заготовки деталей в виде сплошных и полых тел вращения (специальный прокат).
Прессование
Прессование - выдавливание металла из замкнутой полости через отверстие в инструменте. Применяют ряд методов прессования. Основные методы: прямой и обратный. При прямом прессовании (рисунок 4.4, а) металл заготовки 3 выдавливается пуансоном 2 и пресс-шайбой 5 через отверстие матрицы 4. При получении полого профиля прямым прессованием (рисунок 4.4, б) металл выдавливается через зазор, образованный отверстием в матрице и иглой 6. При обратном прессовании усилие пресса передается через пуансон (4.4, в) на матрицу. Матрица перемещается относительно стенок контейнера. Металл заготовки выдавливается через отверстие матрицы, образуя изделие 7. Аналогично осуществляется обратное прессование полого профиля.
Рисунок 4.4 - Схемы прессования: а - прямое прессование сплошного профиля; б - прямое прессование полого профиля; в - обратное прессование сплошного профиля; 1 - контейнер; 2 - пуансон; 3 - заготовка; 4 - матрица; 5 - пресс-шайба; 6- игла; 7 - прессованное изделие; P – усилие прессования
При прямом прессовании направление движения пуансона и выдавливаемого металла совпадают. Отличительной особенностью прямого метода прессования является перемещение металла заготовки относительно стенок контейнера 1.
При обратном прессовании направление движения выдавливаемого металла и пуансона противоположны. Относительное перемещение металла заготовки и стенок контейнера, следовательно, контактное трение между металлом и стенками контейнера практически отсутствует.
К прессовым инструментам относятся: игла, матрица, контейнер, пресс-шайба (в порядке повышения температуры при эксплуатации). Перед прессованием рабочие части инструмента покрываются технологической смазкой. Применяют также плакирование (покрытие) заготовок пластичными металлами.
Преимущества прессования перед другими видами обработки. Возможность получения сплошных и полых профилей сложного сечения, которые не могут быть получены другими методами, применяемыми в технике, в том числе прокаткой. Переналадка пресса на новый профиль производится значительно быстрее, чем при прокатке, точность