Металлургические процессы в литейном производстве

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Исследование технологических процессов литья в условиях опытного производства

Цель работы: на базе организации производства в литейном цехе опытного завода описать и проанализировать существующие технологические процессы литья

План выполнения работы:

- предварительно провести теоретический анализ основных технологических процессов литья в машиностроительном производстве;

- ознакомиться с организацией производства в литейном цехе;

- проанализировать существующие технологические процессы в цехе;

- рассмотреть технологию металлургических процессов в литейном производстве цеха;

- рассмотреть оборудование, оснастку, исходные материалы для существующих методов литья;

- ознакомиться с методами поэтапного контроля в литейном производстве;

- проанализировать особенности выпускаемой продукции;

- ознакомиться с технологической документацией литейного цеха;

- обработать экспериментальные данные и заполнить отчет по лабораторной работе по заданной форме.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Выполнение данной работы проходит в три этапа:

1. Ознакомиться с теоретической частью методического руководства, составить план выполнения лабораторной работы.

2. Ознакомиться с организацией производства в литейном цехе № 2 завода РФЯЦ-ВНИИЭФ.

3. Описать в отчете и проанализировать технологические процессы, существующие в цехе, оборудование, оснастку, исходные материалы, производимую продукцию. Сделать выводы по работе.

Основные технологические процессы в литейном производстве

Оптимизация технологических процессов литья

В современном понимании перспективы развития машиностроительной промышленности связаны с необходимостью разработки и осуществления системы мероприятий по сокращению отходов металлопродукции с помощью технологических процессов, основанных на резании материалов, экономичными методами формообразования. Осуществить эту замену возможно при условии расширения производства заготовок, размеры и форма которых максимально приближены к размерам и форме изделия.

Чтобы в литейном производстве провести оптимальный в соответствии со всеми технологическими требованиями к литой детали технологический процесс, необходимо учитывать множество факторов: литейные свойства сплава и его химический состав, физико-механические свойства получаемой отливки, метод литья.

Необходимо учитывать также тот фактор, что, как правило, литьем получается заготовка для дальнейшей обработки, т.е. для получения готовой детали в промышленности применяется ряд технологических процессов. Очевидно, что чем короче этот путь, тем меньше себестоимость готовой продукции. Кроме того, чем меньше расход металла, уходящего в отходы при выполнении этих технологических процессов, тем себестоимость производства также меньше. Эту проблему можно решить различными способами,.

1. Путем совершенствования методов литья для получения отливок, которые, по качеству рабочих поверхностей не требуют дальнейшей механической обработки. Этот путь – перспектива развития литейного производства, но надо иметь в виду, что любое совершенствование технологического процесса требует немалых финансовых затрат, т.е. необходимо четкое экономическое обоснование того, что цель оправдывает средства.

2. Путем разработки технологичных конструкций литых деталей – можно так сконструировать отливку, что для достижения заданных технических требований необходимо провести минимальную дополнительную механическую обработку. Конструкция отливки также влияет на трудоемкость процесса ее получения. Этот путь намного дешевле, так как требует только грамотного подхода конструкторов и технологов к решению проблемы разработки и изготовления отливок с заданными техническими характеристиками.

Металлургические процессы в литейном производстве

С конца XX века реализация идей малоотходного производства определила тенденцию использования в заготовительных цехах машиностроительных предприятий специальных металлургических агрегатов – электродуговые печи, установки электрошлакового переплава, плазмотроны, электронно-лучевые установки и др., для переплава штамповых и инструментальных сталей с использованием изношенных штампов, пресс-форм, крупных режущих инструментов. Металлургическое производство становится привычным для машиностроительных заводов.

В литейном цехе существуют, как правило, способы выплавки стали с помощью электрического тока, что имеет ряд преимуществ. В электропечах можно нагревать, плавить и точно регулировать температуру металла, создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу или вакуум. В этих печах можно выплавлять стали и сплавы любого состава, более полно раскислять металл. Электропечи используют для переработки стального и чугунного металлолома в высококачественные легированные, инструментальные, специальные стали ответственного назначения и коррозионно-стойкие стали.

Для производства качественных сталей наиболее часто применяют дуговые электрические печи с вертикальными графитовыми или угольными электродами (рис. 1). Ток в этих печах, проходит по цепи электрод – дуга – шлак – металл – шлак – электрод и нагревает ванну.

Рис. 1. Поперечный разрез (а) и общий вид (б) дуговой сталеплавильной печи:

1 – съемный свод; 2 – электрод; 3 – стальной кожух; 4 – сливной желоб;

5 – механизм наклона печи; 6 – рабочее окно.

Индукционные печи (рис. 2) состоят из индуктора 1, внутри которого находится тигель 2 с металлической шихтой. Индуктор имеет вид соленоида и выполняется из профилированной медной трубки, по которой циркулирует холодная вода. При прохождении через индуктор переменного тока промышленной или повышенной частоты, создается переменное магнитное поле, которое наводит в металле, находящемся в тигле, вихревые токи (токи Фуко), разогревающие и расплавляющие шихту.

Рис. 2. Индукторная тигельная плавильная печь:

1 – индуктор; 2 – тигель; → – вихревые токи в электромагнитном поле.

Задание 1

1. Ознакомиться с оборудованием для выплавки черных и цветных сплавов заданного химического состава в цехе № 2.

2. Определить исходные материалы для получения сплавов и особенности получаемой продукции.

3. Заполнить Лист 1 отчета.

Основные методы литья

Литье в песчаные формы

Литьем в песчаные формы (ЛПФ)называют литье металла, осуществляемое заливкой разовой литейной формы (рис. 3), изготовляемой из песчаной формовочной смеси.

Верхнюю и нижнюю литейные полуформы изготовляют по заранее разработанным моделям отливки и литниковой системы с установкой стержня вручную или на формовочных машинах, на которых землю уплотняют прессованием или встряхиванием.

Материалом для изготовления форм служат формовочные смеси из песка и глины с различными добавками.

Рис. 3. Литейная песчаная форма

1 – канал для отвода газов; 2 – выпор; 3 и 7 – верхняя и нижняя литейная опоки;

4, 11 – формовочная смесь; 5 – рабочая полость литейной формы; 6, 14 – штыри;

8 – литейный стержень; 9 – деревянное основание; 10, 17 – вентиляционные наколы;

12 – питатель; 13 – шлакоулавитель; 15 – стояк; 16 – чаша.

 

После полного затвердевания материала в отливке ее выбивают из литейной песчаной формы на выбивных установках (вибраторах др.). Выбивку формовочной смеси и стержней из отливок проводят вручную или на выбивных установках. После выбивки отливки из формы от отливки отделяют элементы литниковой системы, очищают отливку от пригоревшего и приставшего формовочного материала и осуществляют контроль качества литья.

Технология требует организации специального производства, главными характеристиками которого должны быть высокий уровень автоматизации и комфортные условия труда работающих (рис. 4).

 

 

Выбивка отливки из литейной формы

        Опоки

 

Отрезка литников, прибылей и зачистка отливки

Отработанная

формовочная смесь

 

                                                                                                         Литники

Рис. 4. Схема технологического процесса литья в песчаные формы

 

Развитие литья в песчаные формы связано с применением перспективных материалов и технологий. Так, нашли применение жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС) на жидкостекольных связующих. После заполнения формы наливной формовочной массой ЖСС отверждаются при продувке углекислым газом (СО₂) или за счет реакций с заранее введенным отвердителем, например, феррохромистым шлаком. Широкое применение получают холоднотвердеющие смеси (ХТС), содержащие в качестве связующих синтетические смолы (карбамидные, фурановые, фенольные) кислотного, аминового или эфирного отверждения. Горячетвердеющие смеси (ГТС) с феноформальдегидными и другими связующими послужили основой литья в оболочковые формы, но применяются и для изготовления стержней. Повышение качества литых заготовок достигается также применением прогрессивных способов формовки – импульсного, пленочно-вакуумного, пескодувно-прессового и др.

Универсальность и экономичность способа литья в песчаные формы привели к тому, что большинство отливок, в первую очередь, из чугуна и стали, получают этим способом литья. Однако механические свойства отливок невысоки, точность их размеров обычно находится в диапазоне 14 – 17-го квалитетов, шероховатость поверхности Rz 320…20 мкм.

 

12Следующая ⇒