8. Изготовление отливок из чугунов (схемы, особенности, сущность).

Для литья заготовок из чугуна и медных сплавов используютустановки горизонтального типас графитовым водоохлаждаемымкристаллизатором (рис. 10.4)

В стенке раздаточной печи1установлены кристаллизаторы,состоящие из водоохлаждаемой рубашки2и графитовых вкладышей3,апри необходимости получения отверстия в отливке устанавливаетсястержень4с отверстиями 5 для прохода расплава. В начале процесса внутрькристаллизатора вводят затравку-захват. Расплав заливают в разогретуюпечь и выдерживают для формирования отливки в кристаллизаторе, а затемначинают извлекать ее из кристаллизатора за затравку-захват. Получаемуюнепрерывную отливку разрезают на мерные заготовки. Таким способом изчугуна получают заготовки для деталей гидроаппаратуры, направляющихпрессов и металлорежущих станков, а из медных сплавов – заготовки длявтулок, гаек, корпусов гидро- и пневмоаппаратуры

9. Изготовление отливок из стали (схемы, особенности, сущность).

Стальные отливки изготовляют в песчаных и оболочковых формах, литьем по выплавляемым моделям, центробежным литьем.

Для предупреждения усадочных раковин и пористости в отливках на массивные части устанавливают прибыли, а в тепловых узлах – используют наружные или внутренние холодильники. Для предупреждения трещин формы изготавливают из податливых формовочных смесей, в отливках предусматривают технологические ребра.

Подачу расплавленного металла для мелких и средних отливок выполняют по разъему или сверху, а для массивных – сифоном. В связи с низкой жидкотекучестью площадь сечения питателей в 1,5…2 раза больше, чем при литье чугуна.

Для получения высоких механических свойств, стальные отливки подвергают отжигу, нормализации и другим видам термической обработки.

Способы изготовления отливок. Изготовление отливок

в песчаных формах

Для изготовления отливок служит литейная форма, которая представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка.

Литейные формы изготовляют как из неметаллических материалов (песчаные формы, формы изготовляемые по выплавляемым моделям, оболочковые формы) для одноразового использования, так и из металлов (кокили, изложницы для центробежного литья) для многократного использования.

Изготовление отливок в песчаных формах

Литье в песчаные формы является самым распространенным способом изготовления отливок. Изготавливают отливки из чугуна, стали, цветных металлов от нескольких грамм до сотен тонн, с толщиной стенки от 3…5 до 1000 мм и длиной до 10000 мм.

Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.

Литейная форма для получения отливок в песчаных формах представлена на рис. 2.

Литейная форма обычно состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ, которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для удержания формовочной смеси. Полуформы ориентируют с помощью штырей 10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11.

Для образования полостей отверстий или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы (знаки).

Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему.

Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в залитой форме (температура увеличивается от нижней части к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питании отливки.

Недостатки: падающая сверху струя может размыть песчаную форму, вызывая засоры; при разбрызгивании расплава возникает опасность его окисления и замешивания воздуха в поток с образованием оксидных включений; затрудняется улавливание шлака.

10. Изготовление отливок из медных сплавов (схемы, особенности, сущность).

Для изготовления отливок используют медные сплавы, которые делят на бронзы и латуни.

Оловянные бронзы имеют хорошую жидкотекучесть, достаточно высокую усадку. Безоловянные бронзы обладают высокой жидкотекучестью и усадкой. Латуни имеют удовлетворительную жидкотекучесть, высокую усадку. Все медные сплавы склонны к образованию трещин.

В качестве шихтовых материалов применяют чистую медь, отходы собственного производства, цинк, олово, свинец, железо, никель и другие материалы. Отливки из медных сплавов преимущественно (80 %) изготовляют литьем в песчаные формы и в оболочковые. Из оловянных бронз изготовляют арматуру, шестерни, подшипники, втулки и тд.

Латуни используют для изготовления различной арматуры для морского судостроения, подшипников, нажимные винты и гайки прокатных станов.

11. Изготовление отливок из алюминиевых сплавов (схемы, особенности, сущность).

Для изготовления отливок используют алюминиевые сплавы АЛ1—АЛ15 и т. д. Буквы обозначают принадлежность дан¬ного сплава к литейным алюминиевым сплавам, цифры — порядко¬вый номер сплава.

Алюминиевые сплавы имеют высокие временное сопротивление (150—340 МПа), относительное удлинение (1,5—12 %) и твердость (НВ 50—90). Все алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются резанием.

Силумины (сплавы АЛ2, АЛ4, АЛ9) имеют высокую жидкотекучесть, малую усадку (0,8—1,1 %), не склонны к образованию горячих и холодных трещин.

В качестве шихтовых материалов используют технически чистый алюминий, силумины, отходы собственного производства, и другие добавки. Для удаления водорода и неметаллических включений алюминиевые сплавы очищают. Отливки из алюминиевых сплавов широко используют в авиа-ционной и ракетной технике, автомобильной, приборостроительной, промышленности и тд. Из алюминиевых сплавов изготовляют блоки двигателей внутреннего сгорания, корпуса насосов, судовые винты авиационные детали, детали электро- и радиоаппаратов

12. Изготовление отливок из магниевых сплавов (схемы, особенности, сущность).

Магниевые сплавы имеют пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку, склонны к образованию трещин и самовозгоранию при плавке и заливке, хорошо поглощают водород. Для предотвращения литейных дефектов используют прибыли и холодильники, а при литье в кокиль – предварительный подогрев форм и стержней до температур порядка.

400 С. Для предотвращения самовозгорания магниевых сплавов их плавку проводят под слоем защитных флюсов из хлористых или фтористых солей щелочных и щелочноземельных металлов, а также в среде защитных газов. Защитные фтористые добавки вводят и в формовочные смеси. В процессе заливки струю расплавленного металла посыпают порошком серы, при горении которой образуется сернистый газ, предотвращающий возгорание магния.

При изготовлении литниковой системы предусматривают плавное, спокойное заполнение литейной формы (рисунок 3.32).

Рисунок 3.32 - Литниковая система для отливок из магниевых сплавов

При изготовлении литниковой системы предусматривают плавное, спокойное заполнение литейной формы. Хорошие результаты дает заливка с применением змеевидного стояка 4 (рисунок 3.32,б) с тормозящим движением металла элементами 5.

Для ответственных отливок применяют сложную литниковую систему с тормозящими элементами 3…3, 5 (рисунок 3.32,а).

Отливки из магниевых сплавов преимущественно изготавливают литьѐм в кокиль, под давлением и в песчаные формы.

13. Изготовление отливок из тугоплавких сплавов (схемы, особенности, сущность).

Тугоплавкие металлы (титан, ванадий, хром и др.) имеют высокую химическую активность в расплавленном состоянии. Они активно взаимо-действуют с кислородом, азотом, водородом и угле¬родом. Поэтому плавку этих металлов и их спла¬вов ведут в вакууме или в среде защитных газов.Основной способ производства титановых отли¬вок — литье в графитовые формы, литье в оболоч¬ковые формы.

Для плавки титановых сплавов широко используют специальные вакуумные дуговые печи с расходуемым электродом.

Отливки из титановых сплавов применяют в судостроении,в авиации,вакуумной технике и других отраслях.

Сварка

1. Физические основы получения сварных соединений.

Физические основы получения сварн. соединений Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений путем установления межатомной и межмолекулярной связи между свариваемыми частями детали при нагреве места контакта или пластической деформации или того и другого одновременно. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы.

+Физической основой процесса сварки является образование прочных связей между атомами или молекулами на поверхности соединяемых заготовок. Для получения сварного соединения соединяемые поверхности необходимо сблизить на расстояния, в пределах которых начинают действовать межатомные силы сцепления, обеспечить необходимую температуру, время контакта и качество поверхности. Для этого определенным образом требуется активизировать свариваемые поверхности путем введения определенной энергии. Энергия может быть сообщена в виде теплоты, упруго-пластической деформации, электронного, ионного, ультразвукового облучения. В зависимости от этого способы сварки разделяют на сварку плавлением(ручная, газо-электрич, плазмен дуговая, электрошлак, эл-лучевая, газовая, автомати под флюсом) и сварку давлением(контактная, газопрес, диффуз, ультразвук, трением, холодная и др). При сварке плавлением происходит расплавление кромок соединяемого материала. В результате образуется общая расплавленная сварочная ванна, которая, затвердевая, образует соединение в виде сварочного шва.

При сварке давлением заготовки соединяются путем совместной пластической деформации. При этом материал в зоне соединения, как правило, нагревают для снижения сопротивления деформации. В процессе деформации происходит течение материала вдоль соединяемых поверхностей и обеспечивается плотный контакт между соединяемыми поверхностями.

2. Сварка плавлением. Дуговая сварка (схемы, сущность, виды).

1. Классификация способов дуговой сварки. Электрическая дуговая сварка впервые была применена в России. В 1882 г. рус­ский изобретатель Н. Н. Бенардос использовал дугу, которую в 1802 г. открыл В. В. Петров, для сварки металлов угольным электродом, а в 1888 г. Н. Г. Славянов предложил способ дуговой сварки металлическим электродом. В зависимости от способа вклю­чения в сварочную цепь основного и присадочного металла и ха­рактера воздействия на них сварочной дуги различают следующие основные виды дуговой сварки: неплавящимся угольным электро­дом, или способ Бенардоса, плавящимся металлическим электро­дом, или способ Славянова, и плавящимися металлическими элек­тродами с использованием трехфазной дуги.

2. По способу Бенардоса (рис. II. 1, а) дуга постоянного тока при прямой полярности (минус на электроде, плюс — на изделии) горит между, угольным или графитовым электродом 3 и свариваемым изделием 1. Присадочный металл 2 в сварочную цепь не включен, и поэтому дуга прямое действие оказывает на основной металл и ко­свенное — на присадочный. При обратной полярности, когда элек­трод становится анодом (плюс на электроде), а изделие — катодом (минус на изделии), угольная дуга становится неустойчивой, и про­исходит науглероживание металла. Сварка по способу Бенардоса применяется преимущественно при исправлении пороков в чугунных и бронзовых отливках и при наплавке порошкообразными твердыми сплавами быстроизнашивающихся деталей.

3. По способу Славянова (рис. II. 1, б) дуга постоянного (при прямой или обратной полярности) или переменного тока горит между плавящимся металлическим электродом 2 и свариваемым изделием 1, которые включены в сварочную цепь и на которые она оказывает прямое действие. Электрод, включенный в сварочную цепь, значительно интенсивнее нагревается и быстрее плавится, так как поверхность его торца непосредственно бомбардируют элек­трически заряженные частицы. Расплавляясь дугой, электрод одновременно является и присадочным металлом, который постоян­но пополняет сварочную ванну.

По объему промышленного применения дуговая сварка по спо­собу Славянова занимает одно из первых мест.

Рис. II.1 Схемы основных видов дуговой сварки.

4. При сварке трехфазной дугой (рис. II. 1, в) к разным фазам трех­фазного тока в сварочную цепь включены два изолированных один от другого электрода 2 и свариваемое изделие 1. Дуга возбуждается между каждым электродом и изделием и между электродами, сле­довательно, одновременно возникают три дуги. При этом на каждый из электродов и на основной металл две дуги оказывают прямое действие, а одна дуга — косвенное.

Сварка трехфазной дугой по производительности в 2...3 раза превышает дуговую сварку по способу Славянова. Этот метод преимущественно используют при автоматической сварке металла большой толщины.