Сущность литейного производства. Методы литья

Литейным производством называют процессы получения фасонных изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в полученную форму, воспроизводящую форму и размеры будущей детали. После затвердения металла в форме получается отливка, т.е. заготовка или деталь.

В структуре себестоимости литья основную долю составляют затраты на металл (до 80%). Производя технико-экономический анализ литейного производства, особое внимание необходимо обращать на те стадии и элементы технологического процесса, которые непосредственно связаны с возможными потерями металла на угар, разбрызгивание, брак и т.д.. Себестоимость литья зависит от объема производства, уровня механизации и автоматизации технологических процессов.

При всем разнообразии приемов литья, сложившихся за длительный период развития его технологии- принципиальная схема технологического процесса литья практически не изменилась и включает 4 основных этапа:

1.Плавка металла.

2.Изготовление формы и стержней.

3.Заливка жидкого металла в форму.

4.Извлечение затвердевшей отливки из формы.

Преимущества литейного производства:

v возможность получения сложных тонкостенных отливок при рациональном использовании металла;

v низкая себестоимость продукции;

v относительная простота получения отливок.

Недостатки литейного производства:

ü низкая производительность труда;

ü неоднородность состава и пониженная плотность материала заготовок.

Существуют следующие способы литья:

◭ литье в разовые песчано-глинистые формы (земляные);

◭ литье в кокиль(постоянные металлические формы);

◭ литье под давлением;

◭ центробежный способ литья;

◭ литье по выплавляемым моделям;

◭ литье в оболочковые формы или корковое литье;

◭ литье в тонкостенные разовые формы;

◭ электрошлаковое литье.

Все вышеперечисленные способы литья, кроме литья в земляные формы, называются специальными способами литья. Отливки широко применяются в машиностроении, металлургии, строительстве.

Наиболее распространенный и относительно простой способ литья- литье в разовые песчано-глинистые формы. Этим методом получают до 80% отливок. Песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям. Крупные отливки изготовляют в почве, мелкие- в опочных формах.

Технологический процесс производства отливок в опочных формах состоит из трех стадий: подготовительной, основной (рис. 11.2.1) и заключительной.

В подготовительную стадию входит конструирование и изготовление модельной оснастки.

Приготовление формовочной смеси		Приготовление стержневой смеси		Плавка литейного сплава
Изготовление полуформы		Изготовление стержней		Разливка в ковш
Сушка полуформы		Сушка стержней
	Сборка формы
	Заливка формы
	Выбивка форм (извлечение отливок)
		Очистка и обрубка отливок

Рис.11.2.1 Технологический процесс основного производства отливок в опочных формах.

Заключительная стадия-это контроль качества отливок. В результате проверки годные отливки поступают на термообработку и окраску. Бракованные отливки подлежат сортировке: на отливки, подлежащие исправлению и отливки представляющие окончательный брак. Исправленные отливки поступают на термообработку и окраску, а окончательный брак поступает на плавку.

Технологический процесс основного производства отливок изображен на рис.11.2.1

Модели изготовляют из дерева, пластмассы или металла, которые изготавливают в модельных цехах. Для того, чтобы модели легко извлекались из формы, их делают разъемными. Модель сообщает форме только наружные очертания будущей детали. Для получения отливок с отверстиями на моделях в соответствующих местах предусматривают выступы-стержневые знаки, которые оставляют в форме отпечатки для установления стержней. Место, занимаемое в форме стержней, не заполняется металлом и в отливке после удаления стержня образуется отверстие. Для заливки жидкого металла устраивают систему каналов- литниковую систему, которая служит также для задержки шлака и выхода воздуха из полости формы.

В качестве основного формовочного материала для приготовления формовочной и стержневой смеси применяются кварцевые пески определенной зернистости и жароупорности.

К вспомогательным материалам относятся крепители (олифа, льняное масло), служащие для придания прочности стержневой смеси; связующие вещества (увлажненная глина, жидкое стекло, декстрин); вещества, увеличивающие газопроницаемость смеси (опилки и торфяная крошка); противопригарные материал-графит; каменноугольная пыль.

Основная операция в технологическом процессе изготовления отливок-формовка, т.е. наполнение опок формовочной смесью и наполнение стержней стержневой смесью, а также уплотнение смеси. Это сложная и трудоемкая операция. В условиях массового и крупносерийного производства мелких и средних по массе отливок применяется машинная формовка, ручная формовка находит применение в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а также при производстве крупных отливок. Сущность машинной формовки заключается в механизации основных операций- наполнения опок формовочной смесью, уплотнения смеси и удаления моделей из форм.

После затвердения и охлаждения до определенной температуры, при которой отливки приобретают достаточную механическую прочность, производится выбивка из форм; стержни выбиваются позднее, после дополнительного охлаждения отливок.

Сущность процесса выбивки заключается в разрушении формы и освобождения отливок от окружающей их формовочной смеси. В современных литейных цехах процесс выбивки механизирован.

После выбивки производится обрубка и очистка отливок. Обрубка заключается в отделении от отливок прибылей, выпоров и заливов. Эта тяжелая операция, трудно поддается механизации и осуществляется с помощью пневматических зубил, ленточных пил, газовой резки.

Очистка заключается в удалении пригара формовочной земли, мелких заусениц. Перед отправкой в механические цехи стальные отливки подвергаются термической обработке: отжигу или нормализации для снятия внутренних напряжений и измельчения зерна металла.

Специальные способы литья имеют ряд преимуществ:

1. Отливки более точных размеров с хорошим качеством поверхности;

2. Уменьшается расход металла и трудоемкость механической обработки;

3. Повышаются механические свойства отливок и уменьшаются потери от брака;

4. Значительно снижается или исключается расход формовочного материала;

5. Сокращаются производственные площади;

6. Повышается производительность труда и улучшаются санитарно-гигиенические условия.

7. Большинство операций легко поддаются механизации и автоматизации.

Экономическая целесообразность замены литья в разовые песчано—глинистые формы тем или иным специальным способом зависит от масштаба производства, формы и размеров отливок, применяемых литейных сплавов. Она определяется на основе тщательного технико-экономического анализа всех затрат, связанных с новым техногическим процессом.