для нужной формы металл раскалили

Презентация к уроку русского языка «Полоса препятствий и приключений»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Полоса ПРЕпятствий и ПРИключений

Алгоритм правописания приставок пре- и при- нет Если можно заменить словом очень или приставкой пере- Пишется ПРЕ Определи, есть ли в приставке значение чуть-чуть, близко, около, друг к другу Пишется ПРИ Загляни в словарь нет да да

Результаты проверочной работы по правописанию приставок пре- и при- Группа 234 По списку Писали: 18 На «5» На «4» На «3» На «2» 24 3 9 6 0

Полоса ПРЕпятствий и ПРИключений

Путевой лист команды № этапа Команда Время Баллы Примечание 1. «Два+один» 2. «Найди меня» 3. «Загадочный» 4. «Капитанский» 5. «Пазлы» Всего:

Этап №4. «Капитанский» Вставьте вместо точек слова, данные в скобках (выполняют оба капитана)

Эталоны ответов Этап №1. «Два+один» Приусадебный участок, прибрежная полоса, приволжский город, притворить дверь, приоткрыть окно, престранный случай, приручить дикое животное, преходящее явление, преградить дорогу, пресытиться чем-либо, преувеличить опасность

Этап №2. «Найди меня» Преподносить, перепродавать, приподнять, предназначение, перепрофилировать, неприхотливый, призадуматься, непримиримый, предприниматель, неприступный.

Задание на развитие речи: Подобрать как можно больше определений с приставками пре- и при- к словам: дом и сад, например: дом придорожный, сад преогромный

Подведение итогов Вы успешно справились с «Полосой ПРЕпятствий и ПРИключений»! Участники команды-победителя получат оценки «5» за работу на уроке, участники уступившей команды – оценки «4»

Всем спасибо за урок, желаю дальнейших успехов в изучении великого и могучего русского языка!

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Специфика преподавания предмета «Родной (русский) язык» с учетом реализации ФГОС НОО

Курс повышения квалификации

Методика обучения русскому языку в образовательных организациях в условиях реализации ФГОС

Номер материала: ДБ-405041

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

В Минпросвещения предложили приравнять нападения на школы к терактам

Время чтения: 1 минута

СК предложил обучать педагогов выявлять деструктивное поведение учащихся

Время чтения: 1 минута

Путин попросил привлекать родителей к капремонту школ на всех этапах

Время чтения: 1 минута

В Башкирии школьные каникулы продлили до 14 ноября

Время чтения: 1 минута

Заболеваемость ковидом среди студентов и преподавателей снизилась на 33%

Время чтения: 4 минуты

Минпросвещения разработало проект новых правил русского языка

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Чем посыпают металл при ковке?

Производство кованых изделий сопряжено с появлением окалины. Металл можно пережечь, а вещь безвозвратно испортить. Надежный способ не допустить этого — воспользоваться специальным порошком — флюсом.

Использование сыпучей смеси является обязательным, если температура превышает 950 °C. В этой статье подробнее разберемся с тем, чем посыпают металл при ковке, как это делают и для чего это нужно.

Ковка — что такое и зачем нужно

Разбираясь, чем посыпают ковкий металл, нельзя пропустить сам процесс ковки. Что это такое и для чего нужно?

История ковки насчитывает несколько тысяч лет. Долгое время этот способ был единственным, пригодным для соединения металлических деталей. Сегодня ситуация изменилась, однако ковка продолжает сохранять свою популярность. Ее используют:

Этот способ требует много времени и сил, а его результат зависит от навыков мастера. Именно поэтому ковка перестала носить массовый характер, однако стала более ценной и дорогой. Качественно выполненная работа имеет высокую ценность.

Ковку можно разделить на несколько основных шагов:

1. Очищение

Перед работой поверхности обрабатываются. С них удаляются оксидные пленки и иные загрязнения. Это повышает прочность соединения.

2. Нагрев

В большинстве случаев используют обычный каменный уголь. Как только топливо разгорается, ковкий металл отправляют в печь. Необходимая температура зависит от самого материала. Например, для стали У7 характерно содержание углерода в повышенном количестве. Для работы ей требуется температура 1150 °С.

3. Применение флюса

Высокая температура способствует образованию окалины. Это, в свою очередь, может привести к пережогу ковкого металла. Чтобы не допустить этого, необходим флюс. Этот порошок применяется во время нагрева заготовки, от 950 до 1050 °С. Подробнее мы поговорим о флюсе ниже. Сейчас же заметим, что толстый слой порошка затрудняет работу. Именно поэтому нужно следить за тем, чтобы он был тонким. Посыпать необходимо на большом расстоянии от огня, чтобы порошок не расплавился во время работы. Если заготовки маленькие, то их лучше не посыпать, а макнуть в смесь. Сам состав при этом должен находиться в емкости из металла.

4. Сварка

Как только заготовки приобрели необходимый вид, их достают и очищают. Детали соединяют друг с другом. Остатки флюса выходят на поверхность шва вместе с ударами. Мастер движется от центра к краям, совершая сильные удары. Так вы избегаете пузырьков, трещин, непроваров и других дефектов. Ковка становится более прочной.

Несмотря на сложность работы, ковка пользуется большим спросом. Ее используют в автомобильной промышленности, в строительстве и во многих других сферах. Грамотный подход к ее выполнению — залог качественной, долговечной вещи.

С помощью ковки удается получить сложные, затейливые узоры, невероятные формы и многое другое. Отметим, что промышленное значение этот способ утратил. Это связано с его невысокой производительностью по сравнению с другими способами соединений.

Зачем нужен флюс

Флюсовые смеси — это то, чем посыпают металл во время ковки. Их применение можно объяснить так: во время нагрева заготовок на поверхности появляется окалина. Смесь оксидов, выступивших на поверхность, снижает качество изделия, портит его вид. Чтобы не допустить этого мастера используют флюс. Этот порошок выполняет несколько задач:

Заготовки посыпают флюсом на конкретном этапе. Делают это тогда, когда ковкий металл нагревается до 950-1050 °С. Слой должен быть умеренным. Если он слишком толстый, качество ковки заметно сократится, а время работы с нею сильно возрастет. Именно поэтому слой посыпки должен быть одинаково плотным и тонким.

Что такое флюс

Ковка появилась более 2000 лет назад. Первое время, когда не было ничего другого, металл посыпали песком перед тем, как раскалять. Это было простое, доступное средство, которое хорошо справлялось со своими функциями.

Добавим, что используется оно до сих пор. В качестве флюса выбирают речной песок с небольшими фракциями. В обязательном порядке у него не должно быть глины и других примесей.

Песок хорошо справляется со своими задачами, однако чаще его разбавляют другими компонентами. Это делает смесь еще более простой в использовании. Рассмотрим все существующие флюсы более подробно.

Все добавки популярны и по-своему востребованы. У каждой из них есть преимущества и некоторые особенности. Однако самая популярная среди них — это бура. На ней остановимся подробнее.

Что такое бура и зачем нужна

Боракс или бура — кристаллообразный порошок светлого цвета. Представляет собой неорганическое соединение, натриевую соль борной кислоты, полученную из минералов природного происхождения.

Довольно часто ковка посыпается смесями с 5-10% буры в составе. Предварительно этот компонент избавляют от влаги (с помощью прокаливания). Это условие необходимо для качественной работы, создания изделия, которое прослужит десятилетия, не утратив своего вида.

К преимуществам тетрабората натрия относят безопасность использования. Это вещество хорошо зарекомендовало себя не только при ковке, но и при производстве моющих, косметических средств, цветного стекла и другой продукции.

Бура входит в состав флюса, используемого в золотодобыче, а также в ювелирном деле, при производстве дамасской стали. Элемент, применяемый во время ковки, делят на два вида:

Как использовать порошки

Многие ковкие металлы, используемые в качестве первичного сырья, имеют высокую активность. Во время обработки на них выступает оксидная пленка. И даже если кузнец убрал ее, она может появиться повторно. Как быть в такой ситуации?

Во время работы флюс смешивается с окалиной. В результате этого образуется защитная смесь, которая не допускает появления оксидной пленки. Особую активность в этом отношении проявляет алюминий. Использование флюса во время работы с ним является обязательным.

Выбор качественного флюса важен. А вот сама температура ковки зависит от того, какой материал обрабатывается. До нагрева ковкого металла необходимо изучить условия его обработки. Кроме того, важно следить за тем, чтобы в процессе накаливания материал приобретал желтый оттенок.

Как только металл достиг нужной температуры, необходимо убрать его из кузницы. На следующем шаге происходит обработка сыпучей смесью. Это может быть обычный речной песок или песок, смешенный с бурой. Этот этап обработки максимально важный и пропускать его нельзя. Любой выбранный флюс работает в качестве восстановителя, а, следовательно, предотвращает дальнейшее окисление металлической поверхности.

За обработкой поверхностей флюсом наступает следующий шаг. Ковкий металл возвращается обратно в кузницу. Если там материал начинает искриться, это значит, что его больше не нужно раскалять, либо то, что качество смеси было недостаточно высоким. При правильном выборе флюса сама ковка станет более простой и комфортной. Готовое изделие получит высокое качество и привлекательный вид.

Область применения буры

Тетраборат натрия, он же боракс, имеет широкую область применения. Во время плавки и пайки ковких металлов он используется в качестве флюса. Кроме того, он распространен при производстве эмали, глазури, стекол и др. Этот порошок используется в фармацевтических целях, поскольку считается полностью безопасным и экологичным. Также он представляет собой природный консервант и надежное средство для дезинфекции. Другие области его применения:

Преимущества буры в кузнечном деле

Флюсовые смеси незаменимы при кузнечной ковке и пайке, а их частым компонентом выступает бура. Последняя представлена в виде порошка и активно продается на рынке. Ее основная ценность заключается в температуре плавления, доходящей до 800-900°C. Ниже рассмотрим преимущества буры в кузнечном деле. К плюсам относят:

Этот материал не вредит здоровью, при соблюдении несложных требований во время работы. За счет быстрого разжижения он ускоряет процесс ковки.

Безопасность при работе с бурой

Бура не опасна с точки зрения взрывов и пожаров. Токсичность минерала умеренная, что связано с наличием в составе борной кислоты. Частички буры могут попасть в организм через аэрозольное распыление, а также в виде пыли. Это может привести к раздражению слизистых.

Основные правила при работе с бурой:

Также не стоит забывать про средства индивидуальной защиты. Речь идет про спецодежду, специальные очки и защитные перчатки. Кроме того, главное — не раскалять материал, соблюдать температуру работы с ним.

Пример: как ковать сварной шов

Рассмотрим, как ковать сварной шов за несколько шагов:

Довольно часто можно встретить вопрос о том, существует ли альтернатива боракса. Самый старый «предшественник» — мелкодисперсный кварцевый песок. Его использовали несколько десятилетий назад, до изобретения боракса.

При какой температуре плавится бура? Как и другие материалы, боракс имеет свои собственные характеристики. Плавится он при температуре около 741 °C. При таком градусе образуется стеклянное покрытие для поверхности, которую будут сваривать. Другой вопрос — какая температура необходима для самой кузнечной сварки. Большая часть сплавов алюминия плавится при температуре 800 °C.

В этой статье мы рассмотрели, чем посыпают металл во время ковки, рассказали про буру, которая часто выступает компонентном флюса. Узнать эти сведения будет полезно тем, кто интересуется работой кузнецов. Кроме того, эти знания будут полезны для качественной кузнечной сварки разных металлов.

Источник

Правила закалки металла в домашних условиях

Конструирование механизмов тесно связано с изготовлением деталей из металла. Токарные, фрезерные, сварочные работы – без них в этом деле никуда. Но есть еще один важный момент, когда нужно изменить физические свойства металла – повысить его прочность. Необходим такой процесс при создании ответственных узлов, рассчитанных на большие нагрузки. Закалку металла в домашних условиях проводят, строго соблюдая технологический процесс.

Что подразумевают под закалкой

Если взять обычный гвоздь, зажать в тисках и попробовать согнуть его молотком, то это легко получится – гвоздь изготовлен из пластичной стали. Но если тот же эксперимент провести со сверлом – последнее лопнет при ударе молотка. Результат говорит о том, что сверло подвергали определенной обработке по увеличению его прочности, иначе оно не смогло бы пробуривать отверстия в плотном материале. Что же такое закалка металла?

Говоря научным языком, закалкой металла называют технологический процесс, при котором кристаллическая решетка закаливаемого материала приобретает определенную структуру. Это возможно при воздействии на изделие высокими температурами до состояния его накаливания и дальнейшее охлаждение в масляной или водной среде. Сам процесс подразумевает множество нюансов температурного режима, длительности обработки металла.

Важно понимать, что увеличение твердости металла при закалке (полиморфном превращении) ведет к повышению его хрупкости. Поэтому проводить механические преобразования закаленных сталей (изгибание, выкручивание) можно только после предварительного нагрева их до определенной температуры.

Какие виды закалок бывают

Если брать стали, то малоуглеродистые из них вообще не поддаются термическому преобразованию. Цветные металлы закаливаются иначе, чем черные – во внутренней структуре первых не происходит полиморфное превращение.

Для точной выдержки технологического процесса закалки разработаны специальные таблицы по каждой марке металла. В остальном, если брать конкретную деталь, то под видами закалки понимают:

По количеству охладителей, которые используют для остужения детали, бывают закалки с одним и двумя охладителями. В первом случае процесс одноступенчатый, с применением определенной жидкости для остужения заготовки из углеродистой либо легированной стали. Во втором процессе участвуют два охладителя, каждый из которых понижает температуру заготовки в своем режиме. Одновременно здесь происходит и отпуск металла.

В чем состоит процесс закалки

Чтобы закалить металл, необходимо выполнить такие основные этапы:

Осуществляя нагрев заготовки, необходимо следить за состоянием ее поверхности, а именно — за изменением цвета металла. Существует специальная шкала, где по цветовому оттенку можно приблизительно понять, до какой температуры текущего момента времени нагрета деталь. Ярко-красный оттенок говорит о том, что процесс происходит правильно. Следует не допускать появление на поверхности пятен, свидетельствующих о перекале и излишней хрупкости этих участков.

Среда, в которой охлаждают металл, исключительно зависит от его физических свойств и непосредственно влияет на результат термообработки. При неправильном подборе охладителя или времени выдержки вся процедура может не дать никакого результата, а иногда — ухудшить физико-механические показатели заготовки.

При каких температурах происходит закалка стали, что служит охлаждающей средой

Наиболее часто процессу закалки подвергают различные стали. Это связано с тем, что сталь является основным материалом при изготовлении механизмов и конструкций. Для каждой марки стали выведены свои оптимальные показатели, при которых происходит процесс закалки. Для марок быстрорежущих сталей можно сказать, что:

Для марок инструментальных легированных сталей показатели следующие:

Для марок инструментальных углеродистых сталей показатели следующие:

Способы закалки металла на дому

Чтобы осуществить закалку металла в домашних условиях, понадобится источник тепла и емкость с охлаждающей жидкостью. Источником тепла может служить открытый огонь костра, газовая горелка, электрическая печь специальной формы (муфельная печь). Ванночка или емкость должна быть глубиной, достаточной для полного погружения детали внутрь нее.

Закалка на открытом огне

Работу выполняют в следующей последовательности:

Закалка в муфельной печи

Муфельная печь – это электрический нагревательный прибор, напоминающий тоннель, вокруг которого расположена нихромовая электрическая спираль. Вся конструкция обмазывается огнеупорной глиной, задний конец тоннеля закрыт наглухо, передний имеет дверцу, через которую внутрь печи можно заложить необходимые заготовки. Желательно дверцу снабдить смотровым окошком из огнеупорного стекла (для контроля процесса нагрева заготовки).

После достижение металлом необходимой температуры весь остальной процесс охлаждения происходит согласно описанию в разделе: «Закалка на открытом огне».

Видео: Закалка стали в домашних условиях

Источник

kak.radiomoon.ru

Литье

Литье является одним из экономичных способов получения деталей и заготовок сложной формы, больших и малых размеров из различных металлов, сплавов, пластмасс и других материалов. Этот способ заключается в заливке расплавов в специально приго­товленные литейные формы.

В литейном производстве для получения металлических отливок применяют более 50 разновидностей литья: литье в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, литье в кокиль, центробежное литье, литье под давлением и др.

Литейная форма— это применяемая в литейном производстве форма для получения отливок, состоит из собственно формы для воспроизведения наружных контуров отливок и литейных стержней для образования внутренних полостей и отверстий (рис. 3.1).

Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой материал, охлаждаясь, затвердевает и принимает требуемые конфигурацию и размеры.

Литейный стержень — это отъемная часть литейной формы, оформляющая внутренние полости отливки. В тех случаях, когда кон­фигурация литейной модели затрудняет извлечение ее из литейной формы, литейные стержни могут использоваться и для формирования наружных частей отливки. Литейные стержни устанавливают на специальные опорные по­верхности литейной формы, называемые знаками.

Литье в песчаные формы— это способ получения отливок в ли­тейных формах, изготовленных из песчано-глинистых формовочных материалов и используемых для получения одной отливки.

Совокупность каналов (элементов), служащих для заполнения рабочей полости литейной формы расплавленным металлом, питания отливки при затвердевании и улавливания первых порций металла, шлака и загрязнений, называется литниковой системой. Основными элементами литниковой системы являются чаша, стояк, шлакоуло­витель, питатель, боковая прибыль, шейка.

Выпар — это вертикальный канал, соединенный с литниковой системой. Он расположен в верхней части литейной формы и предназначен для выхода газов при заполнении формы жидким металлом, контроля заполнения формы, а иногда — питания отливки металлом во время ее остывания.

Рис. 3.1. Последовательность изготовления формы (формовка): а — эскиз детали; б — эскиз полу-модели; в — стержень; г — изготовление нижней полу-формы; д — изготовление стержня; е — форма в сборе; 1 — базовый выступ; 2 — базовая впадина; 3 — знак; 4 — модельная плита; 5 — стержневой ящик; 6 — стержень; 7 — нижняя опока; 8 — зажимной болт; 9 — верхняя опока; 10 — вентиляционный канал; 11 — выпар; 12 — литниковая система; 13 — базовый штифт; 14 –полу-формы.

Разовые литейные формы получают с помощью специальных комплектов приспособлений — модельного и формовочного.

Модельный комплект необходим для образования при формов­ке рабочей полости литейной формы. В комплект входят литейная модель, стержневые ящики, модели литниковой системы, шаблоны для конкретной отливки, модельные плиты и др.

Литейная модель — это часть модельного комплекта, служащая для образования в литейной форме отпечатка, соответствующего кон­фигурации и размерам отливки. Модели изготавливают из древесины, металлических и специальных модельных сплавов и пластмасс. Существуют одноразовые модели и модели для многократного использования. Деревянные модели отличаются простотой изготовления, невысокой стоимостью, относительно малой массой, однако они недолговечны. Применение деревянных моделей целесообразно в опытном и разо­вом производстве.

Модельная плита — это плита, оформляющая разъем литейной формы и несущая на себе различные части модели, включая литни­ковую систему, и служащая для набивки формовочной смесью одной из парных опок.

В формовочный комплект входят опоки, штыри, скобы и другие приспособления, необходимые для получения разовой песчаной формы.

Опокой называют приспособление в виде жесткой рамы (откры­того ящика), служащее для удержания в нем формовочной смеси при изготовлении разовых песчаных форм, транспортирования и за­ливки металла. Опоки изготавливают из стали, чугуна, алюминиевых сплавов.

Основными операциями при изготовлении литейной формы явля­ются: уплотнение формовочной смеси, придание форме достаточной прочности и устройство вентиляционных каналов.

Изготовление литейной формы начинают с того, что на модельную плиту 4 (см. рис. 3.1) устанавливают нижнюю половину модели и нижнюю опо­ку 7 рабочей плоскостью вниз. На модель наносят слой облицовочной смеси толщиной 40… 100 мм, который слегка уплотняют. Затем опоку заполняют наполнительной смесью и уплотняют.

Опоку с заформованной в ней половиной модели поворачивают на 180° и вновь устанавливают на модельную плиту. На нижней половине модели фиксируют ее верхнюю половину, устанавливают модели стояка и выпаров. На нижнюю опоку устанавливают верхнюю, извлекают модели стояка и выпара.

Верхнюю полу-форму снимают, поворачивают на 180° извлекают половины моделей отливки и литниковой системы. Затем в нижнюю полу-форму устанавливают литейный стержень, который оформляет внутреннюю полость отливки, и на нижнюю полу-форму с помощью штырей устанавливают верхнюю полу-форму. Для улучшения газопроницаемости формы делают вентиляционные каналы 10. После скрепления опок литейная форма считается подготовленной к заливке.

Изготовление отливок в песчаных формах включает в себя следую­щие основные технологические операции: заливку литейной формы расплавленным металлом, охлаждение отливки в литейной форме, выбивку отливки из литейной формы, обрубку и очистку отливок.

Заливка литейной формы заключается в равномерном заполнении литейной формы расплавленным металлом. Важное значение при за­ливке имеет обеспечение рациональной температуры заливки расплав­ленного металла, которая должна быть примерно на 100… 150° С выше температуры отвердения. Для крупных отливок из серого чугуна температура заливки обычно находится в пределах 1230… 1300° С, для мелких и средних отливок из серого чугуна — 1320… I400° С, для тонкостенных отливок — 1360… 1450° С. Высокопрочный и бе­лый чугун заливают при температуре 1320… 1450º С, углеродистую и низколегированную стали — при температуре 1520… 1560° С. Для тонкостенных отливок из легированной коррозионностойкой стали 12Х18Н9ТЛ температура заливки достигает 1620° С.

Бронзу и латунь обычно заливают при температуре 1000…1 100° С, алюминиевые и магниевые сплавы — при 680… 760° С, титановые сплавы — при 1800… 1860° С.

Продолжительность заливки расплава в форму зависит от сте­пени сложности конфигурации отливок, литейного сплава и метал­лоемкости литейной формы (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Влияние массы отливки m на продолжительность заливки τ

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки проис­ходит от температуры заливки до достижения рациональной темпе­ратуры выбивки. Продолжительность выдержки в форме определяется толщиной стенки отливки, свойствами залитого сплава и литейной формы, температурой выбивки и может быть рассчитана или определена экспериментально.

Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме в течение нескольких минут, а толстостенные крупные (массой 50…60 т) — в течение нескольких суток и даже недель (табл. 3.2).

На рис. 3.3 представлена зависимость времени остывания расплава (от температуры заливки до температуры начала кристаллизации) от толщины стенок отливки. Время кристаллизации значительно больше, чем время остывания расплава до начала кристаллизации (рис. 3.4).

Это связано с тем, что скрытая теплота кристаллизации больше, чем теплосодержание расплава при остывании примерно на 70° С, а также с тем, что с течением времени плотность теплового потока, поступающего из отливки в литейную форму, уменьшается.

Рис. 3.3. Влияние толщины стенки Х на время остывания отливки τ

от заливки расплава до начала кристаллизации отливки.

Рис. 3.4. Зависимость толщины Х кристализованного слоя расплава от времени τ

Для сокращения времени охлаждения массивных отливок ис­пользуют различные методы принудительного охлаждения: обдувают воздухом, в формы при формовке укладывают змеевики, по которым пропускают воздух или воду. На время остывания и количество отведенной теплоты существен­ное влияние оказывают свойства литейного сплава: теплоемкость, плотность, удельная теплота плавления, температуры заливки, плав­ления и выбивки.

Скорость отвода теплоты в литейную форму влияет на кристаллизацию металла и размеры образующихся зерен. В начальный период кристаллизации при наибольшей плотности те­плового потока образуется мелкозернистая литейная корка. Литейная корка находится в контакте с формовочной смесью, поэтому она, как правило, загрязнена включениями. Затем плотность теплового потока падает и скорость кри­сталлизации уменьшается. При литье в песчаные формы малая скорость охлаждения отливок обусловливает их крупнозернистую структуру.

Поскольку реальные детали имеют различную толщину стенок, элементов, в первую очередь кристаллизуются и затвердевают более тонкие части детали. Выравнивание процессов затвердевания различных элементов отливок может быть достигнуто с помощью регулирования тепло­обмена.

С этой целью в литейную форму встраивают обладающие высокой теплопроводностью элементы, называемые холодильниками. Холодильники обычно изготавливают из чугуна, реже — из графита, магнезита. Между холодильником и внутренней поверхностью формы оставляют стенку из формовочной смеси, через которую достаточно быстро устанавливается стационарный теплообмен. При этом тепло­вой поток через стенку зависит от ее толщины.

После затвердевания отливку выдерживают в форме для охлаж­дения до температуры выбивки. Теплота, содержащаяся в расплав­ленном металле с учетом скрытой теплоты кристаллизации, при охлаждении отливки до температуры ее выбивки из литейной формы переходит в литейную форму и неравномерно нагревает формовочную смесь. На периферии литейной формы, т.е. вблизи опоки, темпера­тура формовочной смеси практически не должна существенно повы­шаться, поскольку это привело бы к замедлению процесса охлаждения отливки. На внутренней поверхности литейной формы температура формовочной смеси равна температуре выбивки.

Выбивка отливок — процесс удаления затвердевших и охлаж­денных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку отливок обычно выполняют на различных выбивных установках. Остатки стержней после выбивки из форм удаляют из отливок пневматическими зу­билами или в гидравлических камерах и на электрогидравлических установках.

Во избежание искажения формы отливок, образования трещин и других дефектов отливок выбивка должна производится только по­сле завершения процессов кристаллизации, формирования отливок и приобретения ими достаточной прочности.

Для неответственных крупных стальных отливок простой конфи­гурации температура выбивки должна быть ниже 700° С, для неболь­ших простых стальных отливок — 500° С, для более ответственных и сложных стальные отливок — 300° С, для ответственных отливок из малотеплопроводных легированных сталей — 200° С.

Мелкие чугунные отливки извлекают из формы при температуре 700… 800° С, средние — при 400… 500°С, крупные — при 300… 400° С. Отливки из бронзы выбивают при температуре 300… 500° С, алюминие­вые отливки — при 200…300° С, магниевые — при 100… 150° С.

Обрубка отливок представляет собой процесс удаления литников, прибылей, выпоров и заливов (облоев). Ее осуществляют с помощью дисковых и ленточных пил, пневматических зубил, а также электро­дуговой или газовой резкой.

Очистка отливок — процесс удаления пригара, остатков фор­мовочной смеси с поверхностей отливок, производится во вращаю­щихся барабанах за счет трения деталей и чугунных «звездочек», загружаемых в барабаны вместе с отливками, в гидропескоструйных установках струей воды с песком под давлением до 3 МПа, в дробеметных (дробеструйных) барабанах и камерах струей чугунной или стальной дроби, химической или электрохимической обработкой и другими способами.

Литье в оболочковые формы — это способ получения отливок в оболочковых формах свободной заливкой расплава.

Оболочковая (корковая) форма — одноразовая литейная форма, изготовленная из двух скрепленных рельефных полуформ с толщиной стенок 6… 10 мм (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема изготовления оболочковой формы : а — положение загрузки; б — положение формования оболочки; в — положение разгрузки: 1 — формовочная смесь; 2 — бункер; 3 — плита; 4 – полу-модель; 5,6 — оболочки.

Оболочковые формы изготавливают из смеси, состоящей из мел­кого кварцевого песка и крепителя — фенолформальдегидной порошкообразной термореактивной смолы (пульвербакелита), на спе­циальных автоматических или полуавтоматических машинах.

Термореактивная смола плавится при нагревании и обволакивает зерна песка, при дальнейшем нагревании затвердевает и связывает зерна песка в прочную оболочку. Соединение полуформ выполняют по фиксаторам с помощью скоб, струбцин или склеиванием. Оболочковые формы характеризуются достаточно высокой проч­ностью, газопроницаемостью, податливостью.

Небольшая толщина стенок оболочковых форм позволяет обеспе­чивать интенсивный и стационарный отвод теплоты. В связи с этим отливки, полученные в оболочковых формах, имеют более плотную, однородную и мелкозернистую структуру, высокие механические свойства, меньшие усадку и внутренние напряжения, чем при литье в песчаные формы.

Тепловой поток, отводящийся из расплава или от отливки в ли­тейную форму, может регулироваться изменением материала напол­нителя формы. В кварцевом песке отливка охлаждается медленнее, чем в металлической дроби.

Отливки в оболочковых формах получают 5 — 7-го классов точ­ности с шероховатостью поверхности, соответствующей 4 —6-му классам, что позволяет сократить или исключить процесс очистки.

Способом литья в оболочковые формы получают отливки массой 0,25… 100 кг практически из любых литейных сплавов. Этим спосо­бом изготавливают ребристые мотоциклетные цилиндры, коленчатые валы автомобильных двигателей и т.д.

Достоинствами способа литья в оболочковые формы являются воз­можность получения тонкостенных отливок сложной формы, гладкой и чистой поверхности отливок; небольшой расход смеси, в 8 —10 раз меньше, чем при литье в песчано-глинистые формы; качественная структура металла за счет повышенной газопроницаемости форм и регулирования отвода теплоты; широкая возможность автомати­зации; небольшие допуски на обработку резанием.

Недостатками этого способа являются большие затраты на мате­риалы, оснастку и оборудование. Затраты на материалы, оснастку и оборудование окупаются при больших программах выпуска отливок, то есть в крупносерийном и массовом производстве.

Литье по выплавляемым моделям — это способ получения фасонных отливок из металлических сплавов в неразъемной обо­лочковой форме, рабочая полость которой образована удалением литейной модели выжиганием, растворением или выплавлением в горячей воде.

Удаление остатков модельного состава и упрочнение оболочки достигается прокаливанием формы при высокой температуре. За­полнению тонких и сложных по конфигурации полостей формы способствует ее нагрев перед заливкой. Технология литья по выплавляемым моделям является многоопе­рационной. Последовательность изготовления отливок литьем по вы­плавляемым моделям представлена на рис. 3.6.

Разовые выплавляемые модели изготавливают в пресс-формах из модельных составов, состоящих из двух (или более) легкоплавких компонентов (парафина, стеарина, воска, канифоли).

Выплавляемую модель 3 получают путем заполнения (запрессовки) металлической пресс-формы 1 жидким или пастообразным модель­ным составом (например, смесь парафина и стеарина в равных про­порциях) свободной заливкой или под небольшим давлением воздуха. В пресс-формах модельный состав затвердевает и остывает. Затем от­ливки моделей 3 извлекают и объединяют в блоки путем соединения с отдельно изготовленными выплавляемыми моделями литниковой системы 4 (рис. 3.6, г). Для получения оболочковой формы модельный блок помещают в огнеупорную суспензию, затем вынимают и обсыпают кварцевым песком, крошкой шамота. Полученное огнеупорное покрытие подвергают сушке на воздухе или в парах аммиака. Затем на блок наносятся второй и последующие слои. Первый слой обсыпа­ют мелкозернистым песком (размер частиц 0,2 …0,3 мм), последующие слои — крупнозернистым песком (рис. 3.6, д).

Рис. 3.6. Последовательность изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям: а — чертеж отливки; б — изготовление модели; в — модель; г — блок; д — получение мягкой оболочки; е — форма в сборе: 1 — пресс-форма; 2 — стержень; 3 — модель;

4 — литниковая система; 5 — мягкая оболочка; 6 — контейнер;

7 — песок; 8 — керамическая оболочка.

Обычно керамическая оболочка 8 состоит из нескольких последо­вательно наносимых слоев, обеспечивающих общую толщину стенок формы 2… 5 мм. В ряде случаев допускаются меньшие значения тол­щины стенок (0,5… 1,5 мм) керамической оболочки 8. После сушки последнего слоя модель выплавляют. Легкоплавкие составы удаляют в ваннах с горячей водой, а тугоплавкие — выплав­ляют горячим воздухом, перегретым паром под высоким давлением при температуре до 120º Си более, высокочастотным нагревом и др. Затем оболочковую форму подсушивают на воздухе и помещают в контейнер 6 (рис. 3.6, е).

Перед заливкой расплавленным металлом оболочку засыпают в опоке опорным наполнителем (кварцевым песком) в целях упроч­нения, защиты от резких изменений температуры при прокаливании и заливке металлом. Опорный наполнитель обеспечивает длительное сохранение высокой температуры в полости формы после прокали­вания и, как следствие, хорошую заполняемость формы металлом при литье тонкостенных деталей.

После этого форму помещают в печь для прокаливания при температуре 800… 1100° С в целях удаления остатков модельных со­ставов, влаги, продуктов неполного гидролиза, а также завершения процессов ее твердения. Это способствует улучшению условий за­ливки металла.

Заливка металла осуществляется в горячие или охлажденные формы. Температура формы зависит от состава литейного сплава. При заливке стали она составляет 800…900° С, сплавов на основе никеля — 900… 1000º С, меди — 600…700° С, алюминия и магния — 200… 250° С.

Качество металла отливки и его свойства зависят от состава сплава, условий его плавки и заливки расплава в форму, а также от характера процесса кристаллизации отливки. Благодаря термостойкости и прочности высоко огнеупорных обо­лочковых форм при литье по выплавляемым моделям достаточно широко используется направленная кристаллизация отливок. Это обеспечивает формирование столбчатой и монокристаллической структуры с высоким уровнем физико-механических и других экс­плуатационных свойств.

Достоинствами литья по выплавляемым моделям являются воз­можность получения отливок сложной конфигурации, высокие качество поверхности и точность размеров отливок, минимальные припуски на механическую обработку, использование практически любых сплавов, обеспечение качественной равноосной, столбчатой и монокристаллической структуры с высоким уровнем эксплуата­ционных свойств.

К недостаткам этого способа литья следует отнести большое количество операций, трудоемкость и длительность процесса, многообразие материалов, используемых для изготовления формы.

Способом литья по выплавляемым моделям изготавливают сложные отливки высокого качества, например, турбинные лопатки из жаропрочных сплавов, колеса насосов из коррозионно-стойких сплавов, детали турбомашин, постоянные магниты с определенной кристаллографической ориентацией структуры, художественные изделия и др. При этом может быть существенно уменьшена или полностью исключена механическая обработка деталей.

Литье в кокиль — это способ получения фасонных отливок в металлических формах — кокилях. При получении отливок в кокиле заполнение формы сплавом и его затвердевание происходит без какого-либо внешнего воздействия, т. е. посредством свободной заливки расплавленного металла в многократно используемую металлическую форму.

Кокили изготавливают из чугуна, стали, медных и алюминиевых сплавов. Полости в отливках получают с помощью песчаных, оболочковых или металлических стержней (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Виды кокилей:

D1, D2, D3, D4 — последовательность разборки кокиля; ММ — плоскость разъема.

По наличию разъемных частей и расположению в пространстве поверхности раздела различают кокили неразъемные (вытряхные, рис 3.7, а) и разъемные со стержнями, с охлаждением или без него (рис. 3.7, б, в). Технологический процесс литья в кокиль требует специальной подготовки кокиля к заливке и включает в себя следующие операции: а)очистку рабочей поверхности кокиля от остатков отработанного покрытия, загрязнений и ржавчины; б) нанесение (пульверизатором или кистью) на предварительно подогретые рабочие поверхности кокиля специальных теплоизоля­ционных слоев и противопригарных красок; в) нагрев или охлаждение кокиля до оптимальной (для каждого сплава) температуры в пределах 115… 475° С; г) сборку формы; д) заливку расплава в форму; е) охлаждение отливок до установленной температуры выбивки; ж) разборку кокиля с извлечением отливки.

Литье под давлением — способ получения отливок из сплавов цветных металлов и сталей, обеспечивающий получение отливок, размеры и форма которых максимально приближены к размерам и форме готовой детали. Это позволяет уменьшить или совсем исключить последующую механическую обработку отливок. Литье под давлением осуществляется в металлических формах. Этому способу также, как и литью в кокиль, соответствуют очень малое время остывания и кристаллизации отливок. Технологический процесс литья под давлением характеризуется коротким циклом и малым числом операций.

Так, производительность машин для литья под давлением дости­гает 50 заливок в минуту. При такой высокой скорости охлаждения и затвердевания жидкотекучесть литейного сплава оказывается недо­статочной для заполнения литейной формы самотеком. Этот недо­статок эффективно устраняется с помощью подачи расплава в полость литейной формы под давлением.

На рис. 3.8 представлены схемы различных типов машин для литья под давлением. Сущность способа состоит в том, что на расплавленный ме­талл (расплав), залитый в камеру прессования, сообщающуюся с оформляющей полостью формы, давит поршень. В результате этого расплав быстро заполняет форму и застывает в ней, приобретая очертания отливки. При литье под давлением металлическая форма (пресс-форма) заполняется расплавом под избыточным давлением (до 300 МПа), формирование отливки также осуществляется под избыточным давлением. Благодаря этому обеспечивается надежная заполняемость формы даже при пониженной температуре заливки расплава.

Машины для литья под давлением различают по роду применяемых сплавов: оло­вянных, свинцовых и цинковых сплавов; магниевых и алюминиевых сплавов; черных металлов (чугуна и стали). Каждая из машин той или иной группы может отливать более легкоплавкие сплавы, чем те, для которых она предназначена.

В зависимости от массы отливок различают малые машины — для отливок массой 50… 300 г, средние — для отливок массой 0,3… 3 кг и крупные, позволяющие получать отливки массой до 15 кг.

Рис. 3.8. Схемы машин для литья под давлением: а — с холодной камерой; б — с горячей камерой; в — под регулируемым давлением: 1 — толкатель; 2,3 — части пресс-формы; 4 — плунжер; 5 — пята; 6 — стержень; 7 — пресс-форма; 8 — тигель; 9 — камера;

10 — электронагреватель; 11 — металлопровод.

(P_и — давление инертного газа, Р — давление в камере)

Малые машины для литья под давлением выполняют полуавтоматическими или автоматическими. Автоматические машины осущест­вляют 1000… 1 200 операций в час. Располагая детали по несколько штук в форме (обычно до 10 шт.), можно получить производитель­ность до 10000 отливок в час.

Средние машины для литья под давлением выполняют полуавто­матическими, реже автоматическими — для отливок простой формы. Производительность таких машин — до 250 операций в час. Большие машины менее автоматизированы и более тихоходны — позволяют выполнять до 100 операций в час.

Литье под давлением производят на литейных машинах с холодной и горячей камерами прессования. На машинах с горячей камерой (рис. 3.8, б) камера 9 прессования расположена в электронагревателе (тигле) 10 с расплавленным метал­лом. При верхнем положении плунжера 4 расплавленный металл через отверстие заполняет камеру прессования. При движении плунжера вниз отверстия перекрываются, сплав под давлением 10…30 МПа заполняет полость пресс-формы 7. После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки расплавлен­ного металла из канала сливаются в камеру прессования, а отливка из пресс-формы удаляется толкателями 1.

Машины с горячей камерой прессования используют при из­готовлении отливок малых размеров и незначительной массы (до нескольких граммов). Из-за медленного охлаждения расплава их используют в основном для литья легкоплавких (цинковых, свинцово-сурьмянистых и др.) сплавов.

Особенности способа литья под давлением обусловлены усло­виями заполнения пресс-форм и питания отливок. Расплавленный сплав заполняет пресс-форму за доли секунды (0,001… 0,6 с) при скорости до 120 м/с. С такой скоростью поступления сплава в форму турбулентный поток металла, ударяясь о стенку формы, разбивается на отдельные капли. При этом происходит закупорка вентиляционных каналов мелкодисперсными каплями металла. Вихревой поток рас­плава захватывает оставшиеся в полости формы газы — компоненты воздуха и пар от смазывающего материала, образуя при этом газоме­таллическую эмульсию, быстро затвердевающую в форме.

Вследствие этого отливки имеют специфический дефект — газовую пористость, а также низкие плотность, пластичность и механические свойства. Их нельзя подвергать термической обработке, так как при нагреве поверхность вспучивается из-за расширения газа в порах.

В момент окончания заполнения полости формы движущийся с большой скоростью сплав мгновенно останавливается. Энергия движения потока трансформируется в энергию давления, которое резко повышается и приводит к гидравлическому удару, действующему чрезвычайно короткое время. Повышенное давление прижимает металл к рабочей поверхности пресс-формы и способствует четкому оформ­лению конфигурации отливки.

В результате получается тонкостенная отливка с гладкой поверхностью, точно воспроизводящей конфигу­рацию полости пресс-формы. Тесный контакт между пресс-формой и отливкой увеличивает интенсивность теплообмена, уменьшает время затвердевания отливки. Вследствие гидравлического удара поверхност­ный слой (0,02…0,2 мм) отливок получается плотным, без газовой пористости, лишь внутренние части отливки имеют пористость.

Весь процесс литья под давлением автоматизирован, автоматиче­ски производятся смазывание пресс-форм, регулирование их тепло­вого режима, подача расплавленного металла в камеру прессования, извлечение отливки и транспортирование ее к обрезному прессу для удаления литников.

Для уменьшения возможности образования газовой и усадочной пористости в отливках применяют вакуумирование полости пресс-формы и сплава, используют толстые питатели вместо тонких щеле­вых, затвердевающие позже отливки и обеспечивающие ее полное заполнение под давлением, и др.

Достоинствами данного вида литья являются высокая произво­дительность, точность размеров и хорошее качество поверхности отливок, автоматизация процессов литья, что обеспечивает снижение в 10 раз трудоемкости изготовления отливок по сравнению с литьем в песчаные формы, получение отливок с минимальными припусками, не требующих механической обработки, возможность изготовления деталей с готовой резьбой.

Недостатками литья под давлением являются высокая стоимость пресс-форм и оборудования, ограниченность габаритных размеров и массы отливок, наличие воздушной пористости в массивных частях отливок, снижающей прочность деталей, и др.

Литье под давлением используют в массовом и крупносерийном производстве при изготовлении отливок деталей различных приборов, электрических машин, карбюраторов и др.

Центробежное литье — способ получения отливок, как правило, металлических формах (изложницах), при котором расплавленный металл под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам формы и затвердевает, образуя отливку.

Центробежным способом получают отливки из чугуна, стали цветных сплавов (алюминия, цинка, меди, титана и др.) на литейных центробежных машинах. В зависимости от расположения оси вращения центробежные машины подразделяются на машины с горизонтальной (рис. 5.9), вертикальной и наклонной осью вра­щения.

Рис. 3.9. Схемы машин для центробежного литья с горизонтальной осью:

а — для изготовления коротких труб: 1 — желоб; 2 — ковш; 3 — пористый слой; 4 — изложница; б, в — для изготовления отливок с центральной полостью.

Внутренняя поверхность отливки при центробежном литье формируется без непосредственного контакта с литейной формой без стержней. Расплав заполняет полость литейной формы и затвердевает под воздействием центробежной силы значительно превышающей силу тяжести.

При оптимальной частоте вращения происходит хорошее за­полнение форм жидким металлом, а неметаллические включения, Ишаки и газовая пористость оттесняются к внутренней поверхности отливок. В случае превышения оптимальных значений частоты вра­щения возрастает ликвация в отливке, а также опасность образова­ния в ней трещин из-за роста давления. При невысоких значениях частоты вращения отливка плохо очищается от шлаков, в результате чего приобретает шероховатую поверхность.

Литейные формы (изложницы) предварительно нагревают или охлаждают до 300 °С, затем на рабочую поверхность наносят огне­упорное покрытие в виде краски или облицовки из сыпучих ма­териалов. Это повышает стойкость изложниц, снижает скорость охлаждения отливки, предупреждает образование спаев и трещин.

Центробежное литье широко используется в промышленности, осо­бенно для получения пустотелых отливок со свободной поверхно­стью: чугунных и стальных труб, колец, втулок, цилиндрических или конических барабанов (обечаек) и др. Фасонные отливки получают в центробежных машинах с вертикальной осью вращения в песчаных, металлических, керамических и других формах.

Достоинствами данного способа литья являются высокий выход годного литья (90…95%), получение высокой плотности и мелко­зернистости металла за счет больших скоростей охлаждения, воз­можность получения тонкостенных отливок из сплавов с низкой жидкотекучестью, возможность получения двухслойных отливок (поочередно заливают в форму различные сплавы: сталь — бронза, сталь — чугун и др.), большая производительность, возможность автоматизации.

Недостатками способа являются химическая неоднородность в толстостенных отливках, возможность деформации формы под давлением жидкого металла, разностенность по высоте отливок, по­лученных в центробежных машинах с вертикальной осью вращения, высокие внутренние напряжения в поверхностном слое, вызывающие образование трещин.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник