Контрольная работа: Литейное производство. Сварка

Литейное производство. Сварка

Содержание

Литейное производство. Опишите технологию изготовления стержней

Плавка литейных сплавов. Опишите плавку чугуна в вагранке

Согласно Вашему варианту, разработайте отдельные этапы технологического процесса изготовления отливок в разовых песчаных литейных формах

Изложите сущность процесса волочения и укажите область его применения. Приведите схему процесса с указанием инструмента. Опишите типы волочильных станов. Укажите необходимые условия для успешного ведения процесса

Опишите штамповку на горизонтально-ковочных и специальных машинах, виды получаемых поковок

Сварка давлением. Опишите суть ультра звуковой сварки

Опишите виды защитных покрытий металлов

Список использованных источников

Литейное производство. Опишите технологию изготовления стержней

литейное сварка отливка волочение

Стержни во время заливки формы, как правило, окружены жидким металлом, поэтому они должны обладать по сравнению с формой более высокой прочностью, газопроницаемостью, податливостью, противопригарностью и должны легко выбиваться из отливки.

Прочность стержня увеличивают путем установки внутри него каркаса 1, изготовляемого из железных прутьев (рис. 1, а) или отлитого в виде чугунных рамок (рис. 1, б и в). Каркас 1 выформовывают внутрь стержня (рис. 1, б). При конструировании отливки необходимо предусматривать окна и отверстия для свободного удаления из них стержней с каркасами.

Газопроницаемость стержня повышается устройством внутри него специальных вентиляционных каналов 2 (рис. 1, а), выходящих в знак. Прямолинейные вентиляционные каналы накалывают в стержне иглой или же образуют при помощи прутка, которые заформовывают в стержень, а затем вынимают из него. Криволинейные каналы вырезают в плоскости соединения половинок стержней.

В отдельных случаях (тонкостенные или очень сложные стержни) каналы изготовляют при помощи воскового шнура, который заформовывают внутри стержня. Воск во время сушки стержня выплавляется, образуя полость канала. Крупные стержни делают пустотелыми или с сердцевиной из шлака 3 (рис. 1, б), что увеличивает их газопроницаемость и податливость.Последовательность операций изготовления стержня в стержневом ящике представлена на рис. 55, а. Собранный стержневой ящик 4 (рис. 55, а) заполняют в несколько приемов стержневой смесью, предварительно поставив каркас 7 и пруток 2 для образования газоотводящего канала. Уплотняют стержневую смесь вручную или на встряхивающих машинах.

Рис 1. Технология изготовления стержней: 1 - каркас; 2 - газовый канал;   3 - кокс или   шлак;   4 - стержневой ящик; 5 - вкладыши; 6 - формовочная  смесь; 7 - сушильная  плита; 8 - поддон

После уплотнения снимают вкладыш 5, образовавшуюся пустоту засыпают формовочной смесью, которую слегка уплотняют, затем накладывают сушильную плиту 7, поворачивают ящик на 180° и снимают его со стержня. Уплотненная формовочная смесь служит опорой для выступающих частей стержня во время сушки. В массовом производстве стержень укладывают на металлические подставки. В этом случае вместо земляной подсыпки 6 применяют фасонные металлические поддоны 8. Поддон накладывают на ящик и вместе с ящиком поворачивают на 180°; после этого ящик снимают со стержня, а готовый стержень, установленный на поддоне, переносят в сушило.

Изготовление стержней в разъемном стержневом ящике показано на рис. 1, б. В стержневой ящик засыпают слой стержневой смеси, уплотняют ее и ставят литой каркас 7.

Затем подсыпают еще стержневой смеси, наполняют середину ящика шлаком 3, сверху вновь заполняют ящик смесью и уплотняют ее. После этого делают газовые каналы, счищают избыток смеси, ставят сушильную плиту и поворачивают ящик на 180°; стержневой ящик разнимают, а стержень вместе с плитой направляют в сушило.

Процесс изготовления стержня по частям следующий. В половине стержневого ящика 4 (рис. 1, г) слоями уплотняют стержневую смесь, прокладывают каркасы, линейкой очищают излишнюю смесь и прорезают газоотводящие каналы.

Также изготовляют другую половину стержня во второй части стержневого ящика. Обе половины стержня сушат, а затем склеивают. При изготовлении небольших стержней половины стержня склеивают в сыром состоянии, для чего поверхность стержня смазывают разведенной в воде огнеупорной глиной; две половины ящика, наполненные уплотненной стержневой смесью, соединяют. Затем стержневой ящик снимают, и стержень на плите ставят в сушило.
Мелкие и средние стержни, имеющие сложное очертание, зготовляют почастям, а затем склеивают.

После изготовления стержни и крупные формы из обычных смесей сушат с целью увеличения их газопроницаемости, прочности и уменьшения газотворной способности. Продолжительность сушки зависит от температуры, толщины стержней и форм, условий передачи тепла в сушиле и колеблется от нескольких минут до нескольких часов. Для эффективной сушки и подсушки форм и стержней необходимы постепенный подъем температуры в камере сушила, а затем поддержание равномерной максимально допустимой температуры в течение всего периода сушки, а также обеспечение равномерного движения газов во всем объеме сушила. При сушке стержней, изготовленных на масляных связующих и их заменителях, помимо испарения влаги происходят процессы окисления и полимеризации. Процесс окисления заключается в нарушении связи между атомами углерода, входящего в состав масла, и присоединении к ним кислорода. В результате химических изменений, а также удаления из масла некоторых составляющих при нагреве оно превращается в густую клейкую массу и образует прочную пленку, соединяющую зерна песка. В процессе окисления, происходящего при 150-220 °С, масло поглощает 20-30 % кислорода. Кроме того, выделяется тепло, повышающее температуру стержней, что ускоряет окисление масла.
После нагрева при сушке стержней, изготовленных на искусственных термореактивных смолах, и выделения воды смолы становятся неплавкими и нерастворимыми в воде. Температура сушки стержней на этих связующих 150-160 °С.

Смеси, содержащие патоку и крахмал, рекомендуется сушить при 165-190 °С, в результате чего после удаления воды образуется сахароза, а в смесях, содержащих сульфитную барду- смола. И та, и другая обладают склеивающей способностью.

Смеси, изготовленные на глине, гипсе или цементе, сушат при 350-400 °С, а при использовании бентонитовых глин - при 200 °С. Продолжительность сушки песчано-глинистых форм при 350-400 °С в зависимости от их размеров составляет от 5 до 36 ч.

Плавка литейных сплавов. Опишите плавку чугуна в вагранке

Несмотря на создание в настоящее время ряда новых плавильных агрегатов, основное количество чугуна для отливок выплавляется в вагранках.

Рассмотрим устройство вагранки.  Вагранка (рис. 2.1) представляет собой шахтную печь, диаметр которой колеблется в пределах 700- 2300 мм, а производительность 4- 50 т/ч. По конструктивным особенностям вагранки делят на два типа: с копильником и без него. Первые применяют при производстве крупных отливок, когда необходимо накопить большое количество расплава, а вторые - при получении мелких и средних отливок с небольшой толщиной стенок, когда требуется расплав, обладающий более высокой жидкотекучестью.

Рис. 2.1. Схема устройства вагранки открытого типа с копильником:

- летка, 2 - дверцы днища, 3 - горн, 4 - колонны, 5 - подовая плита, 6 _ лещадь. 7 - окна, 8 - фурмы, 9 - кирпичная кладка, 10 - кожух, 11 - чугунные кирпичи, 12 - загрузочное окно, 13 - искроуловитель. 14 - шахта. 15 - бадья, 16 - металлическая шихта, 17 - коксовая колоша, 13 - копильник, 19 - летка для расплава, 20 - желоб

Рассмотрим материалы ваграночной плавки.

К ним относят огнеупоры, металлургическую шихту, флюсы и топливо.

Огнеупоры - обладающие высокой температурой плавления материалы и изделия, применяемые для оформления рабочего пространства (шахты) вагранки, благодаря которым обеспечивается процесс плавки в условиях высоких (свыше 1580°С) температур. В качестве огнеупоров для футеровки горна, плавильного пояса и фурменной зоны чаще всего применяют шамотный кирпич марок ШАВ и ШБВ, поставляемый литейным цехам по ГОСТ 3272-71. Для заделки швов кирпичной кладки используют массу, состоящую из кварцевого песка (80-85%), огнеупорной глины (20-15%), крошки шамота и воды.

Металлургическая шихта - строго подобранный набор исходных металлических материалов, обеспечивающих требуемый (заданный) химический состав получаемого чугуна. В состав ваграночной шихты могут входить выплавляемые в доменных печах чушковые чугуны (литейные и передельные), чугунный и стальной лом, возврат собственного производства (литники, сплески, брак отливок), а также различные присадки (ферросилиций, ферромарганец и др.). При получении высококачественных чугунов в шихту вводят специальные легированные (содержащие хром, никель) чугуны.

Флюсы - неметаллические шихтовые материалы, которые вводят в вагранку для понижения температуры плавления неметаллических включений и перевода в шлак золы топлива, кварцевого песка, а также вредных (серы и фосфора) и посторонних примесей. В качестве флюса в ваграночной плавке наиболее широко применяют известняк (содержащий не менее 97% СаСО3), расход которого составляет 2,5-4,0% от массы расплавляемой шихты, реже плавиковый шпат и др.

Наиболее распространенным видом топлива для ваграночной плавки является кокс, при горении которого выделяется теплота, обеспечивающая плавление исходных шихтовых материалов и образующегося шлака, понижение его вязкости, с тем чтобы наиболее полно протекали металлургические процессы между расплавом чугуна и шлаком. Расход кокса в вагранках составляет 10-12% от массы расплавляемой шихты.

Перед использованием шихтовые материалы подвергают обработке: металлические (чушковые чугуны, лом и отходы собственного производства) измельчают и разрезают на более мелкие части специальным оборудованием (чушколомами, аллигаторными ножницами, копрами и др.), а крупные куски флюсов - в щековых дробилках и в шаровых мельницах. Для интенсификации горения кокса его перед использованием просеивают на специальных ситах - грохотах для отсеивания мелочи.

Кожух вагранки 10 изготовляют из листовой стали в виде цилиндра, внутренняя поверхность которого выкладывается огнеупорным кирпичом
9. Между кожухом и огнеупорным кирпичом оставляется зазор размером 20-50 мм, который засыпается кварцевым песком. Кожух вагранки устанавливается на массивную стальную подовую плиту 5, имеющую посредине отверстие (равное внутреннему диаметру футеровки), которое закрывается дверцами 2, снабженными запорным устройством. В свою очередь, подовая плита опирается на четыре колонны 4, установленные на бетонный фундамент.

Дно 6 вагранки, называемое лещадью, набивается слоем формовочной смеси. В нижней части вагранки у лещади предусмотрено отверстие - летка 1 для выпуска чугунного расплава в копильник 13, а затем через летку 19 и желоб 20 в разливочный ковш. Для выпуска шлака в копильнике предусмотрена шлаковая летка. Для введения необходимого для горения топлива воздуха в шахте вагранки предусмотрены окна 7 и специальные трубы S, называемые фурмами; в них воздух поступает из фурменной коробки, соединенной с вентилятором. Чтобы обеспечить равномерность распределения воздуха, он вводится в плавильную зону двумя рядами фурм, располагаемых в шахматном порядке.

Завалка исходных материалов в вагранку производится с колошниковой площадки через загрузочное окно 12 бадьей 15. Отходящие при плавке газы удаляются через верхнюю часть шахты 14, после чего направляются в искроуловитель 13. Для предохранения футеровки печи от ударов кусками загружаемой шихты верхнюю часть шахты вагранки выкладывают пустотелыми чугунными кирпичами 11.

По виду используемого при плавке топлива вагранки подразделяют на коксовые, коксогазовые и газовые. В связи с необходимостью защиты окружающей среды вагранки с открытыми искроуловителями (см. рис. 2.1) заменяют на вагранки закрытого типа (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема устройства вагранки закрытого типа без копильника:

- узел герметизации загрузки шихты, 2 - узел отбора ваграночных газов, 3 - водоохлаждаемая шахта, 4 - фурменные трубы. 5 - сифонный шлакоотделитель, 6 - опорная часть, 7 - фурма

Вновь построенная или отремонтированная вагранка (см. рис. 2.1, 2.2) должка быть хорошо просушена. После розжига в нее загружают слой кокса высотой 500-1500 мм, который называется холостой колошей. Этот кокс служит для разогрева вагранки и поддерживает расплавляемые шихтовые материалы в зоне наиболее высоких температур, что способствует ускорению процесса плавки. Далее на разогретый кокс холостой колоши загружают рабочую коксовую колошу, флюс и первую порцию металлической шихты. Таким образом загрузка шихтовых материалов происходит слоями: кокс - флюс - металл.

В современных условиях загрузку шихты обычно осуществляют с помощью бадьи, вводимой в шахту вагранки наклонным (скиповым) подъемником (рис. 2.3). После загрузки шихтовых материалов открывают фурмы и дают дутье - воздух, необходимый для горения топлива. При этом летку оставляют открытой до тех пор, пока не появятся капли расплавленного чугуна.

 <#"728534.files/image005.gif">

Рис. 3.1 Чертеж детали

Класс точности размеров 9; ряд припусков 4

Рис. 3.2  Чертеж детали

Примем допуски размеров отливки (на сторону) для класса точности 9:

Ф110 - 2,4 мм

Ф75 - 2,0 мм

Ф60 - 2,0 мм

Ф45 - 1,8 мм

- 2,4 мм

- 1,6 мм

- 1,6 мм

Примем припуски на механическую обработку для ряда припусков 4:

Ф110 - 4,2 мм

Ф75 -4,2 мм

Ф60 - 4,2 мм

Ф45 - 4,2  мм

- 4,2  мм

- 3,8  мм

- 3,8  мм

Усадка для стали составляет 2%.

Принимаем уклоны:

Ф40х99 - 3°

Ф115х16 - 3°

Принимаем горизонтальное расположение отливки в форме.

Стержень принимаем Ф55хФ40х120

Рис. 3.3  Горизонтальный стержневой знак

Формовочные уклоны знаковых частей стержня:    γ =3

Рис. 3.4 Чертеж отливки

Рис. 3.5  Эскиз собранной формы для отливки

,4- вентиляционные каналы, 2- выпор, 3-формовочная смесь, 5- шлакоуловитель, 6- полуформы, 7-отливка, 8-стержень

Изложите сущность процесса волочения и укажите область его применения. Приведите схему процесса с указанием инструмента. Опишите типы волочильных станов. Укажите необходимые условия для успешного ведения процесса

Волочением называется процесс получения проволоки, прутков, труб малого сечения, полос, профилей.

Рис. 4.1. Схема волочения: а - прутка

Коэффициент вытяжки:

μ = l / l0 = F0 / F,

величина которого в первых и последних проходах составляет 1,15 ÷ 1,25, при промежуточном волочении допускают 1,30 ÷ 1,45, а обжатие (обжатие определяется формулой:

φ = F0 - F / F0Ì100%,

где F0 - исходное сечение, F - полученное сечение.

При калибровке оно бывает 8-12%.) до 30-35%.

Усилие Р, потребное при волочении, называется усилием волочения. Отношение Р к площади поперечного сечения, получаемого после волочения, называется напряжением волочения, которое должно быть меньше предела текучести обрабатываемого металла, иначе выходящий из отверстия волоки пруток будет утрачивать форму и размеры, полученные в отверстии волоки.

Волочение осуществляется в холодном состоянии, поэтому оно вызывает физическое упрочнение (наклеп) металла. Для восстановления первоначальных свойств применяют термообработку (отжиг), которая необходима при волочении в несколько переходов, а также в окончательной продукции.