Технология литья в песчано-глинистые формы.

Технологическая схема производства отливок состоит из следующих основных этапов:

разработка технологии изготовления отливки;

проектирование и изготовление литейной оснастки;

изготовление литейной формы и стержней;

расплавление металла и заливка его в форму;

затвердевание и охлаждение отливки;

освобождение отливки от формы и стержней;

очистка и обрубка отливки;

контроль качества отливки.

 

28.Состав и свойства формовочных и стержневых смесей. Стержневые смеси состоят из кварцевого песка с минимальным содержанием глинистых составляющих и связующих материалов. Стержни во время заливки формы металлом находятся в менее благоприятных условиях, чем форма. В большинстве случаев стержни почти со всех сторон (за исключением знаков) окружены расплавленным металлом. Поэтому материал стержней должен обладать большей, чем материал формы, газопроницаемостью, прочностью, податливостью и противопригарностью. Кроме этого, стержни должны легко выбиваться из затвердевшей отливки.

Песок с минимальным содержанием глинистых веществ обладает большой газопроницаемостью, но прочность его незначительна. Для получения необходимых качеств стержневых смесей к песку добавляют связующие материалы.

Связующие материалы (крепители), входящие в состав стержневых смесей, можно разбить на три группы: высыхающие, соединяющиеся с водой и затвердевающие.

К первой группе крепителе менители масла следующих марок КТ, П, ПК, KB, ГТФ, Б К, СП,. СБ и др. В основу этих крепителей входят П и ПК — раствор окисленного петролатума в уайт-спирите; ГТФ — сланцевая смола; СП и СБ — сульфитная барда, покрытая петралатумом (для СП) или сланцевой смолой (для СБ).

Ко второй группе крепителей относятся сульфитно-спиртовая барда (отходы спиртового производства), сульфитный щелок (отходы бумажного производства), декстрин (продукт переработки крахмала) и др.

К третьей группе крепителей относятся канифоль (остатки при переработке смолы хвойных пород), торфяной и древесный пек (отходы при извлечениифенолов из смол) и др.

29.Литьё в кокиль. Изготавливается кокиль — разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести.

Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. Процесс кристаллизации сплава при литье в кокиль ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами. Однако отливки из чугуна из-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующего отжига. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.

В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45 % всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При литье в кокиль расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

30. Литьё под давлением. ЛПД занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30—50 % общего выпуска (по массе) продукции ЛПД. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм.

Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготавливают литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов. Выделяются следующие положительные стороны процесса ЛПД:

• Высокая производительность и автоматизация производства, наряду с низкой трудоёмкостью на изготовление одной отливки, делает процесс ЛПД наиболее оптимальным в условиях массового и крупносерийного производств.
• Минимальные припуски на мехобработку или не требующие оной, минимальная шероховатость необрабатываемых поверхностей и точность размеров, позволяющая добиваться допусков до ±0,075 мм на сторону.
• Чёткость получаемого рельефа, позволяющая получать отливки с минимальной толщиной стенки до 0,6 мм, а также литые резьбовые профили.
• Чистота поверхности на необрабатываемых поверхностях, позволяет придать отливке товарный эстетический вид.

Также выделяют следующие негативное влияние особенностей ЛПД, приводящие к потере герметичности отливок и невозможности их дальнейшей термообработки:

• Воздушная пористость, причиной образования которой являются воздух и газы от выгорающей смазки, захваченные потоком металла при заполнении формы. Что вызвано неоптимальными режимами заполнения, а также низкой газопроницаемостью формы.
• Усадочные пороки, проявляющиеся из-за высокой теплопроводности форм наряду с затрудненными условиями питания в процессе затвердевания.
• Неметаллические и газовые включения, появляющиеся из-за нетщательной очистки сплава в раздаточной печи, а также выделяющиеся из твёрдого раствора.

31. Пластическая и упругая деформация. Упругая деформация. Упругой деформацией называют деформацию, влияние которой на форму, структуру и свойства тела устраняется после прекращения действия внешних сил. Упругая деформация не вызывает заметных остаточных изменений в структуре и свойствах металла; под действием приложенной нагрузки происходит только незначительное относительное и обратимое смещение атомов. При растяжении монокристалла возрастают расстояния между атомами, а при сжатии атомы сближаются. При таком смещении атомов из положения равновесия нарушается баланс сил притяжения и электростатического отталкивания, поэтому после снятия нагрузки смещенные атомы вследствие действия сил притяжения или отталкивания возвращаются в исходное равновесное состояние и кристаллы приобретают свою первоначальную форму и размеры.

Пластическая деформация. При возрастании касательных напряжений выше определенной величины деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации. Часть же деформации, которую называют пластической, остается. При пластической деформации необратимо изменяется структура металла, а следовательно, и его свойства.

Пластическая деформация осуществляется скольжением и двойникованием.

32.Наклёп и рекристаллизация. Холодная и горячая обработка давлением. Наклепом называется упрочнение металла при холодной пластической деформации. В результате наклепа прочность (σ_В, σ_0,2, твердость и др.) повышается, а пластичность и ударная вязкость (δ, ψ, КСU) уменьшаются. Упрочнение возникает вследствие увеличения числа дефектов кристаллической структуры, которые затрудняют движение дислокаций, а следовательно, повышают сопротивление деформации и уменьшают пластичность. Наклеп является одним из важнейших способов изменения свойств, особенно для сплавов, не упрочняющихся термической обработкой, и для металлов, обладающих пластичностью. Методы упрочняющего воздействия можно разделить на поверхностные (обкатка роликами, дробеструйная обработка) и сквозные (прокатка листов, волочение проволоки). Обработка металлов резанием также приводит к наклепу и изменению структуры в тонком поверхностном слое, что необходимо учитывать при последующей эксплуатации изделий. Рекристаллизация — процесс зарождения и (или) роста новых зерен в деформированном поликристаллическом металле или сплаве при нагреве за счет других зерен той же фазы, сопровождающийся уменьшением суммарной зерно-гранической энергии и повышением их структурного совершенства. Общим признаком для всех случаев рекристаллизации является перемещение высокоугловых границ зерен. Наиболее подробно изучена статическая рекристаллизация металлов и сплавов; ее подразделяют на первичную, собирательную и вторичную. В результате рекристаллизации упрочнение («наклеп»), обусловленное пластической деформацией, полностью устраняется и прочностные свойства металла приближаются к минимально достижимым значениям, т.е. наступает полное разупрочнение при одновременном возрастаним пластичности. Существует горячая и холодная обработка металлов давлением.

• Горячей называется обработка при температуре заготовки выше температуры рекристаллизации;
• Холодная обработка материалов давлением происходит при температуре заготовки ниже температуры рекристаллизации. Холодная штамповка металлов обеспечивает высокую сохранность поверхности металла и первоначального размера вещества. Она не требует предварительного разогрева сплава и предотвращает появление окисленной пленки на поверхности детали.

33.Нагрев стали перед ОМД. Устройства. Наилучшая пластичность стали достигается нагревом, так как она непрерывно увеличивается в интервале температур от 300 до 1200°С в зависимости от содержания в стали углерода. При нагреве стали выше температуры ковки наступает перегрев, который проявляется в резком росте аустенитных зерен и пониженной пластичности. Последняя может нарушить целостность заготовки. Перегрев углеродистых сталей исправляют термообработкой (отжигом). Однако исправление перегрева некоторых сталей (например, хромоникелевой) сопряжено с большими трудностями, поэтому его следует избегать. Нагревательные устройства делятся на печи (пламенные печи) и электронагревательные устройства (индукционный и контактный нагрев).

34.Основные виды прокатки. Существуют три основные вида прокатки: продольная (для сортовых и фасонных профилей), поперечная и поперечно-винтовая (для тел вращения).

35. Сортамент проката. Исходной заготовкой при прокатке стали являются слитки весом до 25 т. Форма поперечного сечения прокатанной продукции называется ее профилем. Перечень различных профилей всевозможных размеров принято называть сортаментом.

Продукция стального проката делится на следующие основные группы: сортовой, листовой, трубный, специальный и периодический прокат. Профили сортового проката делятся на 2 группы:

• простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, восьмигранник, полоса, треугольник и др.), часть которых помещена на рис. 113, 1—10;
• фасонные профили, которые в свою очередь делятся на профили общего назначения (рис. 113, 11—18) и профили специального назначения (рис. 113, 19—35).

36. Устройство прокатного стана. Устройство прокатного стана - агрегат состоит из трех основных частей:

• рабочей машины;
• передаточного механизма;
• двигателя.

В состав рабочей машины входят одна или несколько рабочих клетей. В свою очередь, каждая рабочая клеть состоит из прокатных валков 2, вращающиеся в подшипниках, расположенных на двух вертикальных стойках станины 1. Изменение расстояния между валками осуществляется с помощью нажимного механизма. Виды прокатных станов можно разделить по назначению в зависимости от типа выпускаемого продукта. Так существуют заготовочные и обжимные станы, к последним относятся слябинги и блюминги. Это своего рода черновое оборудование, в их функции входит переработка большого слитка металла в заготовку, поступающую в дальнейшем на прокатку в другие цеха, продукция на разных типах этих станков различается геометрической формой. После них материал идет на сортовые, трубные либо же проволочные машины, где происходит более специализированный прокат.

39.Классификация способов сварки. Сварка давлением и сварка плавлением. К сварке давлением относят способы, при которых применяют только механическую или тепловую и механическую энергию совместно. В последнем случае сварка может происходить с оплавлением металла или без его оплавления. К сварке давлением без нагрева относится холодная сварка, сварка взрывом, магнитно-импульсная сварка. Для этих способов характерно высокое давление на детали в зоне соединения, в несколько раз превышающее предел текучести и даже предел прочности свариваемого металла при комнатной температуре, что обеспечивает совместное пластическое деформирование соединяемых поверхностей. Сварка давлением с нагревом без оплавления происходит при высоких температурах, переводящих металл в пластическое состояние. Это снижает предел текучести металла и позволяет получить нужную для сварки деформацию при небольшом удельном осадочном давлении, в несколько раз меньшем предела текучести металла при комнатной температуре. Примерами способов сварки давлением с нагревом без оплавления могут служить кузнечная, диффузионная и ультразвуковая сварка, газопрессовая сварка, при которой нагрев производят пламенем от сжигания горючих газов в кислороде, сварка токами высокой частоты, нагревающими свариваемые кромки индуцируемыми в них вихревыми токами. Сварка давлением с нагревом и оплавлением характеризуется высокой температурой нагрева зоны соединения, превышающей температуру плавления свариваемого металла. На поверхности соединяемых деталей тонкий слой металла оплавляется.

40. Виды сварных соединений. Сварной шов – это закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии. Сварное соединение – ограниченный участок конструкции, содержащий один или несколько сварных швов. В зависимости от формы сечения сварные швы могут быть:

• стыковыми;
• угловыми;
• прорезными (электрозаклепочными).

 

41.Оборудование газовой сварки. 1. Баллоны со сжатыми газами. 2. Ацетиленовый генератор. 3. Предохранительные затворы. 4. Газовые редукторы. 5. Сварочные горелки. 6. Газовые рукава.

Кислородная резка заключается в сгорании разрезаемого металла в кислородной струе и удалении этой струей образовавшихся оксидов. Разрезаемый металл предварительно нагревается подогревающим пламенем резака, которое образуется в результате сгорания горючего газа в смеси с кислородом. При достижении температуры воспламенения металла в кислороде, на резаке открывается вентиль чистого кислорода (99–99,8%) и начинается процесс резки. Чистый кислород из центрального канала мундштука, предназначенный для окисления разрезаемого металла и удаления оксидов, называют режущим в отличие от кислорода подогревающего пламени, поступающего в смеси с горючим газом из боковых каналов мундштука.

Струя режущего кислорода вытесняет в разрез расплавленные оксиды, которые, в свою очередь, нагревают следующий слой металла, способствуя его интенсивному окислению и т. п. В результате разрезаемый лист подвергается окислению по всей толщине, а расплавленные оксиды удаляются из зоны резки под действием струи режущего кислорода.

42.Виды сварочной дуги. Вольтамперная характеристика сварочной дуги. Сварочной дугой называют мощный, длительно существующий электрический разряд между находящимися под напряжением электродами в смеси газов и паров. Дуга характеризуется высокой температурой и большой плотностью тока. Сварочная дуга как потребитель энергии и источник питания дуги (сварочный трансформатор, генератор или выпрямитель) образует взаимно связанную энергетическую систему. Различают два режима работы этой системы: 1) статический, когда величины напряжения и тока в системе в течение достаточно длительного времени не изменяются; 2) переходной (динамический), когда величины напряжения и тока в системе непрерывно изменяются. Однако во всех случаях режим горения сварочной дуги определяется током (I_Д), напряжением (U_Д), величиной промежутка между электродами (так называемым дуговым промежутком) и связью между ними.

Дуги прямого действия	С плавящимися электродами	Дуги в парах металлов	Свободные дуги	Установившиеся дуги	Открытые дуги	Дуги постоянного тока
Дуги косвенного действия	С неплавящимися электродами	Дуги в газах	Сжатые дуги	Неустановившиеся дуги	Закрытые дуги	Дуги переменного тока

 

43. Источники питания сварочной дуги. Источники питания тока сварочной дуги также разделяются на два вида в соответствии с видами подачи тока. К первым следует отнести сварочные генераторы и сварочные выпрямители. Ко второму виду относят трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием и трансформаторы для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом.

44. Сварочная проволока и электроды. Классификация электродов. Сварочные электроды для ручной дуговой сварки классифицируются по назначению, по типу покрытия, по способу нанесения покрытия, по количеству покрытия на стержне электрода и по механическим свойствам метала шва. Признаки классификации электродов тесно взаимосвязаны. В зависимости от назначения сварочные электроды в соответствии с государственным стандартом 9466-60 разделены на несколько классов и имеют различные свойства и показатели. Таким образом, они разделяются на электроды для проведения сварочных работ с легированными и углеродистыми сталями, а также высоколегированные теплоустойчивые и стали с особыми свойствами.

Сварочные электроды для сварки сталей разного рода классифицируются на несколько классов или разделов:

- для проведения сварочных работ углеродистых и низколегированных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву до 600 МПа, обозначаются буквой «У»;

- для проведения сварочных работ легированных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву до 600 МПа, обозначаются буквой «М»;

- для проведения сварочных работ легированных теплоустойчивых сталей обозначаются буквой «Т»;

- для проведения сварочных работ высоколегированных сталей, имеющих особые свойства, обозначаются буквой «В»;

- для проведения сварочных работ поверхностных слоев металла обозначаются буквой «Н»;