Кафедра «Машины и технология литейного производства»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Волгоградский государственный технический университет

Факультет «Технология конструкционных материалов»

Кафедра «Машины и технология литейного производства»

 

Отчет по учебно-ознакомительной практике

по литейному производству

 

 

Выполнил:

студент группы МС-229

Нгуен Зуи Зунг .

Проверила:

Князева А.С.

 

 

Волгоград 2014

Содержание

 

1. История литейного производства…………………………………………..…....2

1.2. История кафедры «Машины и технологии литейного производства»…...5

2. Разновидности литейного производства………………………………………....6

2.1 Определение свойств формовочных материалов………………..………….6

3.Литье в песчано-глинистые формы……………………………………..…......…..9

4. Специальные способы литья…………………………………………………….....13

4.1 Литье в металлические формы (кокильное литье)………………………...…13

4.2. Центробежное литье……………………………………………………....…....15

4.3. Литье под давлением..……………………………………………………..…...17

4.4. Литье в оболочковые (корковые) формы…………………..…………......….18

4.5 Непрерывное литье……………………………………………………………..20

Список литературы……………….……………………………………….…….......…21

 

1. История литейного производства

Литейное производство - одно из древнейших ремёсел, освоенных человечеством. Первым литейным материалом была бронза.

Зарождение выплавки бронзы и получения из нее литых изделий (оружия, украшения, посуды и др.) в разных регионах относится к 3—7 тысячелетию до н. э.

Основными способами получения отливок из бронзы и сплавов серебра и золота были лbnmитье в каменные формы и литье по воску.

Большой шаг вперед в развитии бронзового литья был сделан, когда началось литье колоколов и пушек (XV—XVI вв.). Бронзы и позже латуни на протяжении многих веков были главным материалом для изготовления художественных отливок, памятников и скульптур.

В XVIII в. на первое место по массовости и универсальности выходит новый литейный материал — чугун и чугунное литье послужившие основой развития машинной индустрии в первой половине XIX в.

Следующий этап развития литейного производства цветных металлов и сплавов начался примерно с 1910—1920 гг., когда были разработаны новые сплавы, прежде всего на основе алюминия и несколько позже на основе магния.

Одновременно началось освоение фасонного и заготовительного литья из специальных бронз и латуней — алюминиевых, кремниевых, марганцевых, никелевых, а также освоение производства слитков из никеля и его сплавов. В 1920—1930 гг. создаются цинковые сплавы для литья под давлением. В 1930—1940 гг. получает развитие фасонное литье из никелевых сплавов. Период с 1950—1970 гг. был ознаменован разработкой технологии плавки и литья титана и его сплавов, урана и других радиоактивных металлов, циркония и сплавов на его основе, молибдена, вольфрама, хрома, ниобия, бериллия и редкоземельных металлов. Начиная с 1920 — 1930 гг. для плавки цветных металлов и сплавов широко применяют электрические печи — сопротивления, индукционные канальные и тигельные. Плавка тугоплавких металлов практически оказалась возможной только при использовании дугового разряда в вакууме и электронно-лучевого нагрева. В настоящее время идет освоение плазменной плавки, на очереди — плавка лазерным лучом.

В 1940—1950 гг. произошел массовый переход от литья в песчаные формы к литью в металлические формы — кокили (алюминиевые сплавы, магниевые и медные) к литью под давлением (цинковые, алюминиевые, магниевые сплавы, латуни). В эти же годы в связи с производством литых турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов возродился на новой основе древний способ литья по воску, названный точным литьем и называемый теперь литьем по выплавляемым моделям.

В заготовительном литье (получение слитков для последующего деформирования с целью изготовления полуфабрикатов) в 1920—1930 гг. вместо чугунных начали широко использовать водоохлаждаемые изложницы, В 1940—1950 гг. происходит внедрение полунепрерывного и непрерывного литья слитков из алюминиевых, магниевых, медных и никелевых сплавов.

В 1930—1940 гг. произошли коренные изменения в принципах построения технологии заливки литейных форм и затвердевания отливок. Эти изменения были обусловлены как резким отличием свойств новых литейных сплавов от свойств традиционного серого чугуна и оловянной бронзы (образование прочных оксидных плен, большая объемная усадка, меняющийся от сплава к сплаву интервал кристаллизации), так и возросшим уровнем требований к отливкам по прочности, плотности и однородности. Были разработаны конструкции новых расширяющихся литниковых систем.

Другим важным достижением в технологии получения качественных отливок развитым и реализованным в период освоения фасонного литья из новых сплавов цветных металлов, является принцип направленного затвердевания отливок.

Научные разработки и производственные процессы в области литейного производства цветных металлов в нашей стране соответствуют передовым достижениям научно-технического прогресса.

В Советском Союзе впервые в мире разработан и освоен процесс непрерывного литья слитков из алюминиевых сплавов в электромагнитный кристаллизатор.

Основная задача, стоящая перед литейным производством в нашей стране, заключается в существенном общем повышении качества отливок, которое должно найти выражение в уменьшении толщины стенок, снижении припусков на механическую обработку и на литниково-питающие системы при сохранении должных эксплуатационных свойств изделий. Конечным итогом этой работ должно быть обеспечение возросших потребностей машиностроения необходимым количеством литых заготовок без существенного роста общего выпуска отливок по массе.

Проблема повышения качества отливок тесно связана с проблемой экономного расходования металла. Применительно к цветным металлам обе эти проблемы приобретают особую остроту. В связи с истощением богатых месторождений цветных металлов стоимость их производства непрерывно и существенно возрастает. Сейчас цветные металлы в пять—десять и более раз дороже чугуна и углеродистой стали. Поэтому экономное расходование цветных металлов, сокращение потерь, разумное использование отходов является непременным условием развития литейного производства.

В промышленности постоянно увеличивается доля сплавов цветных металлов, получаемых путем переработки отходов — обрези, стружки, различного лома и шлаков. Эти сплавы содержат повышенное количество разнообразных примесей, способных снизить их технологические свойства и эксплуатационные характеристики изделий. Поэтому в настоящее время ведутся широких исследования для выработки способов рафинирования подобных расплавов и отработки технологии получения качественных литых заготовок.[1]

 

1.2 История кафедры «Машины и технологии литейного производства»

 

Кафедра МиТЛП - одна из старейших кафедр университета. Научные исследования и практическая реализация их результатов началась на кафедре со дня ее основания в области совершенствования теории производства высококачественного чугуна ваграночной плавки. Применение методов математического моделирования к анализу наиболее сложных металлургических процессов способствовали успеху проведения исследований, начатых первым зав.кафедрой Л.И.Какуриным и продолженных к.т.н., Сухарчуком Ю.С., д.т.н., проф.Карповым П.М., д.т.н., проф.Куксой А.В., д.т.н., проф. Ильинским В.А. Получение качественных чугунных отливок с повышенными механическими свойствами является основной научной школой кафедры.

Другую научную школу кафедры в области прогрессивных технологических процессов изготовления форм и стержней, создания новых связующих материалов и ресурсосберегающих технологий создал коллектив, возглавляемый к.т.н., Осиповой Н.А. Проведенные исследования позволили коллективу широко внедрить свои разработки на крупнейших заводах (ВГТЗ, "Ростсельмаш", Волгоградский судостроительный завод и др.). Результаты исследований опубликованы в более чем 150 научных статьях. Получено 17 авторских свидетельств и патентов, подготовлено 4 кандидата технических наук.

Развитие в Волгоградском регионе нефтегазодобычи предопределило становление научной школы по созданию специальных сталей, стойко работающих в сероводородной среде. Системные исследования, проведенные коллективом сотрудников и аспирантов под руководством д.т.н.,проф. Рубенчика Ю.И., дали возможность создать стали повышенной работоспособности, превосходящие по долговечности лучшие зарубежные образцы.[3]

 

2. Разновидности литейного производства:

 

В современном литейном производстве различают следующие разновидности литья:

Литье в разовые песчаные формы (т. е. используемые лишь однажды для получения одной или одновременно нескольких отливок);

Литье в многократные формы, которые выдерживают до нескольких тысяч заливок.

Формовочными материалами называются материалы, применяемые для изготовления литейных форм и стержней. Формовочные материалы разделяют на исходные формовочные материалы, формовочные и стержневые смеси, вспомогательные формовочные составы.

Исходные формовочные материалы делятся на основные и вспомогательные. Основные исходные формовочные материалы — огнеупорная основа смеси (кварцевый песок, кристобалит и т. д.), связующие материалы (гипс, глина, различные смолы, другие связующие вещества). Вспомогательные исходные формовочные материалы, различные добавки (уголь, древесная мука, торф и т. д.), придающие формовочной или стержневой смеси определенные свойства.

Формовочные и стержневые смеси приготовляют из исходных формовочных материалов или используют готовые. Состав смесей зависит от назначения, способа формовки, рода заливаемого в форму металла.

Вспомогательные формовочные составы - это материалы (краски, клеи, замазки), необходимые для отделки и исправления форм и стержней.

 

2.1 Определение свойств формовочных материалов

 

Содержание глины в песках. Навеску песка массой 50 г, высушенную при температуре 105—110° С, засыпают в банку, в которую заливают 475 мл воды и 25 мл однопроцентного водного раствора едкого натра. Банку закрывают крышкой и устанавливают на прибор 021 для взбалтывания. После часового взбалтывания банку снимают. Воду, содержащую глину, сливают, а в банку доливают воды до уровня 150 мм выше дна. Содержимое взбалтывают вручную и отстаивают в течение 10 мин, затем воду сливают. Эту операцию повторяют до тех пор, пока в банке вода не станет чистой. Песок, оставшийся в банке, переносят в формовочную чашку и в сушильном шкафу выпаривают влагу. Глинистую составляющую X определяют по формуле X= ((50-а)/ 50)* 100% , где а — масса чистого песка после отмачивания и сушки, г.

Зерновой состав песков.

Навеску песка массой 50 г, после отмачивания глинистой составляющей, высушивают и помещают на верхнюю сетку комплекта сит (11 сит, расположенных по убывающим размерам ячеек). Под нижнее сито устанавливают тазик, верхнее — накрывают крышкой. Собранную стопу сит навеской песка устанавливают на прибор 028М для рассеивания. После рассеивания влечение 15 мин сита снимают. Остатки песка на каждом сите взвешивают и выражают в процентах от первоначальной массы пробы (50 г). Сумма остатков на всех ситах и тазике с учетом глинистой составляющей равна 100%.

Влажность. Пробную партию материала массой 50 г высушивают при температуре, не превышающей 105—110° С. Влажность W определяют по формуле: W= ((50-g)/ 50)* 100%, где g — масса высушенного образца, г. Для ускоренного определения влажности используют прибор 062М.

Газопроницаемость.

Стандартный образец, уплотненный на копре 030М трехкратным падением груза с высоты 50 мм, устанавливают в приборе 042 для определения газопроницаемости. Через образец, находящийся в металлическом патроне, пропускают 2000 см3 воздуха.

Предел прочности при растяжении в сухом состоянии. Образцы, типа «восьмерки» изготовляют в специальном стержневом ящике № 037 и № 037М Усманского завода литейного оборудования. Образцы в высушенном или отвердевшем состояниях устанавливают в приспособление с захватами. Приспособление крепят на приборе 084М для определения прочности. Скорость возрастания нагрузки должна соответствовать требованиям ГОСТ 2189—62. В момент разрушения , образца давление в системе мгновенно падает, предел прочности фиксируется стрелкой силоизмерителя. Газопроницаемость К определяют по формуле K= 509,5 / PT, где Р — давление в момент прохождения колоколом прибора отметки «1000» см вод. ст. (измеряют водяным манометром прибора); T —время опускания колокола с момента прохождения отметки «2000», мин (измеряют секундомером).

Предел прочности при сжатии в сыром состоянии.

Образец, изготовленный для определения газопроницаемости, извлекают из металлического патрона и устанавливают на прибор модели 084М, используя имеющееся к прибору съемное приспособление. Для удобства установки образца приспособление снабжено регулировочными винтами.

Осыпаемость. Стандартный образец влажный или высушенный взвешивают затем закладывают в сетчатый барабан, установленный на приборе для взбалтывания. Барабан вращается одну минуту, после чего образец вновь взвешивают. Осыпаемость определяется разницей массы образца до и после испытания, отнесенной к первоначальной его массе и умноженной на 100%.

Активность отвердителя для ЖСС, ПСС.

Активность — способность отвердителя интенсивно взаимодействовать со связующим материалом. Активность определяют по ОСТ 24.903.01. Метод определения основан на измерении глубины погружения в затвердевшую смесь металлической иглы под определенной нагрузкой. Заполняют кольца смесью, составленной из отвердителя и связующего в соотношении 1:1. Излишек смеси срезают. Момент окончания перемещения смеси при ее приготовлении принимают за начало твердения. Иглу доводят до соприкосновения со смесью, закрепляют стержень винтом, после чего отворачивают винт и игла свободно погружается в смесь. Иглу погружают в смесь через каждые 3 мин, предварительно передвинув кольцо со смесью на новое место (расстояние от места предыдущего погружения иглы не менее 10 мм). За конец периода твердения принимают момент, когда игла будет погружаться в смесь не более чем на 1 мм.

Текучесть (подвижность) ЖСС.

Текучесть — способность смеси течь, заполняя объемы без приложения внешних усилий. Текучесть определяют по ОСТ 24.903.01 методом предельного напряжения сдвига по глубине погружения в смесь под действием собственной массы плоского ножа. На стол прибора устанавливается стакан, заполненный испытуемой смесью. Излишек смеси сверх кромки стакана срезается. Стопор прибора отпускается и нож погружается в смесь. По окончании погружения ножа на шкале прибора производят подсчет предельного напряжения сдвига H в дин/см3 по формуле: H=P* 980/2bl , где Р — масса ножа с подвижными элементами, г; b - ширина ножа, см; l — глубина погружения ножа в смесь, см.

Индекс формуемости. Он характеризует равномерность распределения и полноту заполнения опок смесью. Порядок проведения испытаний:

1. Укрепляют барабан прибора осыпаемости на вал двигателя.

2. Устанавливают под барабан емкость для сбора смеси.

3. Засыпают в барабан 200±0,5 г смеси в сыром состоянии и закрывают его крышкой.

4. Включают прибор, барабан вращается 10 с.

5. Определяют массу G1, просыпавшейся в емкость смеси с точностью ±0,5 г.

6. Вычисляют индекс формуемости (Фа) смеси по формуле: Фа= (G1/200)*100% . [2]