Отливки без усадочных раковин получают за счет правильного проектирования форм и оптимизации процесса литья. Важно обеспечить равномерное распределение тепла и уменьшить скорость охлаждения, что достигается использованием специальных сплавов и добавок, а также применением современных технологий, таких как вакуумное литье или литье под давлением.
Кроме того, использование корригирующих методов, таких как добавление воска или использование горячих каналов, помогает предотвратить образование пустот при затвердевании металла. В результате таких мер удается значительно улучшить качество отливок и исключить дефекты, возникающие в процессе охлаждения.
Усадка литейных сплавов
Литейное производство — отрасль, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). Конечную продукцию называют отливкой. Литьем получают отливки массой от нескольких граммов до 300т. Область применения способа литья определяется объемом производства, требованиями к точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью.
Возможность получения тонкостенных, сложных по форме или больших по размерам отливок без дефектов предопределяется литейными свойствами сплавов. Наиболее важные литейные свойства сплавов: жидкотекучесть, усадка, склонность к образованию трещин, склонность к поглощению газов и образованию газовых раковин и пористости в отливках.
Жидкотекучесть — это способность металлов и сплавов течь в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки. Жидкотекучесть литейных сплавов зависит от температурного интервала кристаллизации, температуры заливки и формы, свойств литейной формы..
Жидкотекучесть понижается тем больше, чем тоньше канал в литейной форме, с повышением температуры заливки расплавленного металла и температуры формы жидкотекучесть улучшается. Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Жидкотекучесть литейных сплавов определяют путем заливки специальных технологических проб. За меру жидкотекучести принимают длинузаполненной части спирали в миллиметрах.
Объемная усадка — уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки. Объемную усадку определяют соотношением, %, еОб = (УФ-VоT)100/VOT,
Усадочные раковины — сравнительно крупные полости, расположенные в местах отливки, затвердевающих последними. Сначала около стенок литейной формы образуется корка твердого металла. Вследствие того, что усадка расплава при переходе из жидкого состояния в твердое, превышает усадку корки, уровень металла в незатвердевшей части отливки понижается
Усадочная пористость — скопление пустот, образовавшихся в отливке в результате усадки в тех местах отливки, которые затвердевали последними, без доступа к ним расплавленного металла. Затвердевание небольшого объема металла в ячейке происходит без доступа питающего расплава из соседних ячеек. В результате усадки в ячейке получается небольшая усадочная раковина.
Множество таких микроусадочных раковин образует пористость, которая располагается по границам зерен металла. Получить отливки без усадочных раковин и пористости возможно за счет непрерывного подвода расплавленного металла в процессе кристаллизации вплоть до полного затвердевания. С этой целью на отливки устанавливают прибыли-резервуары с расплавленным металлом, которые обеспечивают доступ расплавленного металла к участкам отливки, затвердевающим последними.
Пути исключения или уменьшения объема раковин в отливках. В каких случаях невозможно получить отливку без раковин?
Равностенность — требование заключается в назначении одинаковой толщины стенок на всем протяжении и в различных основных плоскостях (рис.12). Это обеспечивает равномерность и одновременность усадки и отсутствие усадочных раковин, которые обычно в этом случае выводят в приливы-прибыли или в литниково-питающую систему. Объемная усадка приводит к образованию усадочных раковин, которые избавляются с помощью: а) дегазации исходных материалов, б) плавки в вакууме, в) создания рациональной конструкции отливки. Для уменьшения влияния на качество отливки усадочных концентрированных раковин применяют два способа: а) одновременное затвердевание, б) направленное затвердевание.
Билет 18.
Себестоимость и параметры, определяющие ее.
Экономичность производства определяется себестоимостью. Себестоимость – та часть затрат на изготовление изделий, которая связана с затратами на зарплату и производственные материалы, оборудование, инструменты и приспособления.Технологическая себестоимость единичной детали равна: С1=А+ В, где А — текущие затраты на одну деталь
Nгод В — единовременные затраты на годовую программу;
Nгод — годовая программа выпуска деталей (задана).
Величины А и В определяются из следующих выражений:
A=m+ Lш +P B=Lп.з. +i*k,
гдеm — затраты на основные материалы и технологическое топливо (с учетом суммы, возвращеной заводу при утилизации отходов);
Lш — прямая зарплата производственных рабочих;
P — расходы, связанные с эксплуатацией оборудования, нормальных приспособлей и инструмента;
Lп.з. — зарплата наладчиков оборудования;
i — стоимость специальных инструментов и приспособлений, необходимых для выполнения годовой программы;
k — коэффициент амортизации, учитывающий срок службы оснастки и расходы, связанные с ее эксплуатацией.
Затраты на основные материалы определяются формулой:
где Cm — стоимость материала;
qm — норма расхода материала на деталь;
Co — стоимость отходов;
qo — масса всех отходов.
Lш = S Tш * S * (1+H1/100)
где Tш — норма штучного времени;
S — часовая тарифная ставка по данной квалификации и профессии;
n — число операций;
H1 — начисления на зарплату основных производственных рабочих.
L = Tп.з. * S * r * (1 + Hн/100)
где Tп.з. — норма подготовительно-заключительного времени (в час);
r — число переналадок оборудования в год;
Hн — начисления на з.п. нададчиков.
В развернутом виде формула для определения технологической себестоимости имеет вид:
C1= Cm * qm — Co*qo+ S Tш * S * (1+H1/100) + Tп.з. * S * r * (1 + Hн/100)+ p + i*k
2. Методы, особенности и назначение предварительного нагрева и сушки пластмасс. какие типы пластмассы рекомендуют предварительно нагревать и каким способом, почему?
Сушка полимеров. Это- удаление влаги испарением.
Полимеры, склонные к термоокислительной деструкции, сушат только в вакуумных устройствах, что способствует уменьшению термоокислительной диструкции, позволяет повысить температуру и сократить время сушки.
Для подсушки и подогрева гранулированных и порошкообразных термопластов на литьевых машинах применяют специальные бункеры, оснащенные нагревательной системой.
Иногда влагу и летучие вещества удаляют непосредственно из расплава. В этом случае при пластикации в одном из участков шнека снимают давление и здесь происходит расширение сжатых и нагретых газов. Затем их удаляют вакуум-отсосом.
Предварительный нагрев. Предварительному подогреву подвергают только реактопласты (порошки и волокниты).
Предварительный нагрев производят в генераторах токов высокой частоты (ТВЧ) или в контактных нагревателях перед загрузкой его в прессформу с целью интенсификации процесса прессования.
Нагрев ТВЧ уменьшает время выдержки в прессформе, понижает давление прессования, значительно увеличивает срок службы прессформ. Это способствует улучшению качества изделий, увеличению производительности труда и снижению себестоимости изделий.
Ликвация: понятие; влияет ли на качество? Если влияет, то как её избежать?
Ликвация- неоднородность хим. состава по поперечному сечению. Можно управлять этим процессом. Избавляются путём обеспечения мгновенной кристаллизации. При охлаждении сплава в форме вследствие неодинаковой удельной массы, неодинаковой температуры кристаллизации составляющих сплава в отдельных участках возникает химическая неоднородность — ликвация. Ликвация зависит от скорости охлаждения, большая скорость охлаждения способствует получению более однородного по химическому составу отливки, к получению отливки с лучшими механическими свойствами.
Билет 19.
1. Выбор рационального варианта технологического процесса.
Оценка рациональности технологического процесса производится путем сравнения себестоимости разработанных вариантов. Наиболее рациональным считается тот технологический процесс, который позволяет при данных производственных условиях получить наименьшую себестоимость изготовления.
Стоимость деталей в объеме годовой программы равна:
CNгод = A * Nгод + b
Уравнение определяет прямую, отсекающую на оси ординат отрезок b, с наклоном, определяемым величиной A.
При выборе технологического варианта изготовления, часто приходится считаться с возможностью больших единовременных затрат b, если им соответствуют меньшие текущие затраты (см. график).
Из графика следует, что прямая а1 пересекает прямую а2 в точке А, которая определяет величину партии, при которой вариант а1 можно экономично использовать. С увеличением годовой программы экономически более эффективным становится вариант а2.
Решение задачи выбора наивыгоднейшего технологического варианта сводится в конечном счете к определению величины партии, при которой себестоимость двух сравниваемых вариантов становится равноценной. Такую критическую величину партии можно определить из условия:
Или a1 * Nгод + b1 = a2 * Nгод + b2
Откуда Nгод критич. = (b2-b1)/(a1-a2)
Способы предотвращения образования усадочной раковины и усадочной пористости
Предотвращение усадочных дефектов осуществляют тремя способами:
1- подпитка твердеющего металлов жидким металлом;
2- выравнивание температуры по объему отливки;
3- комбинированный способ, сочетающий два предыдущих.
Первый способ заключается в непрерывном подводе расплавленного металла к наиболее массивным частям отливки, застывающим последними, с помощью прибылей (рисунок 3.25,а), в которых расплав должен застывать уже после того, как застынут эти массивные части. Соответственно, усадочные раковины и пористость будут образовываться не в отливке, а в подлежащих удалению прибылях 1 и 2.
Второй способ заключается в выравнивании скоростей затвердевания массивных и тонких частей отливок с помощью установки в места образования массивных частей специальных холодильников, которые могут быть как внешние (наружные) 3, так и внутренние 4 рисунок 3.25,б). Металлические холодильники обладают высокими теплопроводностью и теплоѐмкостью, позволяющими отводить теплоту от массивных частей отливки значительно интенсивнее, чем менее теплопроводный формовочный материал. Внешние холодильники 3 отымаются от отливки после ее извлечения из литейной формы. Внутренние холодильники 4 (рисунок 3.25,б) изготавливают из того же сплава, что и отливку, и устанавливают внутрь полости формы, образующей массивную часть отливки. При заполнении формы расплавом внутренние холодильники частично расплавляются и свариваются с основным металлом.
Третий способ заключается в совместном использовании прибылей и холодильников (рисунок 3.25,в).
Трещины
Трещины – разрывы или несплошности в теле отливки.
Трещины возникают когда литейные напряжения (σл) превышают предел прочности материала (σвр), т.е. σл ≥ σвр. Литейные напряжения складываются из внешних и внутренних (собственных) напряжений. С момента начала затвердевания расплава развивается усадка, приводящая к уменьшению объѐма и размеров отливки, которая начинает сжимать охватываемые ею элементы литейной формы.
Выступающие части формы и стержни препятствуют свободной усадке отливки, вызывая в ней внешние напряжения. Но препятствовать усадке могут не только элементы литейной формы, но и те части отливки, которые затвердели раньше соседних вследствие неравномерного распределения температур по объему оливки. Это приводит к возникновению внутренних (собственных) напряжений, т.е. напряжений образующихся без приложения внешней нагрузки.
| а — использование прибылей; б — использование холодильников; в — использование прибылей с холодильниками 1 – верхняя открытая прибыль; 2 – боковая закрытая прибыль; 3 – внешний холодильник; 4 – внутренний холодильник; 5 — концентрированная усадочная раковина; 6 — литниковая система для заливки расплавленного металла в полость литейной формы |
| Рисунок 3.25 — Способы предотвращения образования усадочной раковины и усадочной пористости |
Коробление
Коробление – изменение размеров и контуров отливки.
Коробление возникает, когда литейные напряжения σл превышают предел текучести материала σт и не превышают предел прочности материала σвр, т.е
Газовые раковины
Газовые раковины – пустоты с чистой и гладкой поверхностью, расположенные на поверхности или в теле отливки.
— низкая газопроницаемость литейной формы и стержня;
— прокалка формовочных и стержневых смесей;
— нанесение наколов в литейной форме и каналов для выхода газов в стержнях;
— вакуумирование расплава перед заливкой в литейную форму.
Песчаные раковины
Песчаные раковины – пустоты, расположенные на поверхности или в теле отливки и частично или полностью заполненные формовочной или стержневой смесью.
— недостаточная прочность формовочной или стержневой смеси;
— слабая набивка формы и стержней;
— недостаточная величина галтели (радиуса скругления) отливки, отсутствие или недостаточная величина литейных уклонов.
Шлаковые включения
Шлаковые включения — пустоты, расположенные на поверхности или в теле отливки и частично или полностью заполненные шлаком.
— низкая температура заливки расплавленного металла, препятствующая отделению шлака от металла в ковше и литниковой системе;
Пригар
Пригар – слой формовочной или стержневой смеси, приварившийся к поверхности отливки. Причины образования:
— чрезмерно высокая температура заливки расплавленного металла;
— недостаточная огнеупорность формовочной или стержневой смеси.
Перекос
Перекос – смещение одной части отливки относительно другой
Причины образования:
— неточность сборки литейной формы;
— износ центрирующих стержней.