Литье по газифицируемым моделям

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Волгоградский государственный технический университет

Кафедра «Технология материалов»

Семестровая работа

По дисциплине «Организация и технология отрасли»

Литье по газифицируемым моделям

Выполнил:

студент гр. Э-157

Балков Сергей

Проверил:

к.т.н., доц. Бондарева О.П.

Волгоград

2013

Содержание

литье пенополистирол формовочный

1. Литье по газифицируемым (выжигаемым) моделям

2. Схемы с пояснениями

3. Достоинства и недостатки процесса по сравнению с литьем в песчаные формы

Список использованной литературы

1. Литье по газифицируемым (выжигаемым) моделям

Литейное производство -- один из старейших и до настоящего времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности.

Литые детали используются не только в машиностроении и приборостроении, они применяются в домостроении и дорожном строительстве, являются предметами быта и культуры. Данный способ позволяет получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации, с любыми структурой, макро- и микрогеометрией поверхности, массой от нескольких граммов до сотен тонн, с любыми эксплуатационными свойствами. Cпециальные виды литья подразделяются более чем на 50 способов, основными из которых являются: кокильное литье, литье под давление, литье в оболочковые формы, штамповка из жидкого металла, литье по газифицируемым моделям, литье по выплавляемым моделям, центробежное литье и др.

Наиболее перспективным из этих способов литья является способ с применением моделей из пенопласта (пенополистирола) или, как его называют, литьем по газифицируемым моделям. [1, стр. 247]

Литьё по газифицируемым моделям -- технология, позволяющая получить отливки по точности равные литью по выплавляемым моделям при уровне затрат сопоставимом с литьем в землю. Литьё по газифицируемым моделям как новый технологический процесс появился в середине 50-х годов. Его главным назначением было повысить точность литья при значительном уменьшении затрат на оборудование и материалы по сравнению с технологией литья по выплавляемым моделям.

Эту технологию можно отнести к группе способов получения отливок в неразъемных формах по разовой модели как литье по выплавляемым моделям. Но в отличие от других сходных способов получения отливок модель удаляется (газифицируется) не до заливки, а в процессе заливки формы металлом, который, замещая испаряющуюся модель, занимает освободившееся пространство в полости формы.

В единичном производстве пенопластовые модели изготавливают механической обработкой вручную с помощью пил, рубанка, фуганка и на станках (строгальных, фрезерных, сверлильных и шлифовальных). Модели часто изготавливают по частям, которые затем соединяют склеиванием, сваркой, спеканием т. в. ч. [1, стр. 247-248]

В крупносерийном производстве модели из полистирола получают методом вспенивания в металлических или пластмассовых формах. В форму, полость которой имеет конфигурацию и размеры модели, загружают полистироловые гранулы. При нагревании гранулы вспениваются, расширяются, спекаются между собой, полностью заполняют полость формы. После охлаждения модель извлекают из формы. [1, стр. 248]

Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенопласта по качеству фасонных отливок, экономичности, экологичности и высокой культуре производства наиболее выгодно. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое в 2007 году превысило 1,5 млн. т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одной КНР работает более 1,5 тыс. таких участков), где всё больше льют отливок без ограничений по форме и размерам. В песчаной форме модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается высокоточная отливка. Чаще всего форма из сухого песка вакуумируется на уровне 50 кПа, но также применяют формовку в наливные и легкоуплотняемые песчаные смеси со связующим. Область применения -- отливки массой 0,1--2000 кг и более, тенденция расширения применения в серийном и массовом производстве отливок с габаритными размерами 40--1000 мм, в частности, в двигателестроении для литья блоков и головок блоков цилиндров и др.

На 1 тонну годного литья расходуется 4 вида модельно-формовочных (неметаллических) материалов:

кварцевого песка -- 50 кг,

противопригарного покрытия -- 25 кг,

пенополистирола -- 6 кг,

плёнки полиэтиленовой -- 10 кв. м.

Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей, формовка состоит из засыпки модели песком с повторным его использованием на 95-97 %. [3]

2. Схемы с пояснениями

Современные варианты технологического процесса заключаются в следующем.

Разовые пенополистирольные модели изготавливают либо засыпкой в специальные металлические пресс-формы (массовое и крупносерийное производство) суспензионного полистирола в виде подвспененных гранул, либо механической обработкой нормализованных пенополистирольных плит (мелкосерийное, единичное производство). Сложные модели делают по частям. Отдельные части и литниковую систему соединяют в единый блок склеиванием или сваркой. Собранную модель окрашивают слоем огнеупорной краски и сушат на воздухе. В итоге получается огнеупорная газопроницаемая оболочка, прочно связанная с пенополистирольной моделью (рисунок 1, а).

Готовую модель устанавливают в специальную опоку-контейнер, засыпают зернистым огнеупорным наполнителем без связующего, уплотняют его вибрацией, закрывают металлической крышкой с отверстиями, нагружают и устанавливают литниковую чашу (рисунок 1, б).

При изготовлении сложных отливок контейнер после подачи опорного материала закрывают сверху полиэтиленовой пленкой, как при вакуумной формовке. Чтобы уменьшить вероятность разрушения формы в ней создают разрежение до 0,04-0,05 МПа. При изготовлении крупных массивных отливок используют обычные холоднотвердеющие жидкоподвижные или сыпучие формовочные смеси.

Рисунок 1. Схема изготовления отливки по газифицируемой модели: а - пенополистирольная модель отливки; б - форма, подготовленная к заливке; в - заливка формы, газификация модели; г - отливка с элементами литниковой системы

Приготовленную форму заливают жидким металлом (рисунок 1, в). Температура газификации пенополистирола близка к 560°С, поэтому под действием теплоты заливаемого расплава модель газифицируется. При этом полость формы постепенно освобождается и заполняется металлом.

После затвердевания и охлаждения отливки опоку-контейнер переворачивают, наполнитель отделяется от отливки и высыпается, после чего отливка направляется на финишные операции (рисунок 1, г). В случае использования обычных формовочных смесей форму выбивают на выбивных решетках.

Главная особенность способа (применение неразъемной формы) определяет основное его преимущество для качества готовых отливок - повышение точности отливок благодаря сокращению числа частей формы, стержней, а, следовательно, и возможных искажений конфигурации и размеров отливок, связанных с изготовлением и сборкой этих элементов формы. Точность отливок при литье по газифицируемым моделям в песчаные формы без связующего и с ним согласно ГОСТ 26645--85 (изм. № 1, 1989) соответствует точности отливок, полученных в кокиле или в облицованном кокиль со стержнями.

Ниже показаны фотографии пенополиуретановой пены с открытыми порами размерами до 2,5 мм (рис. 2), которая служит выжигаемой моделью для литья стальной пены, а также образцы литой пены из нержавеющей стали 316L с размером ячейки 20, 45 и 60 ppi (рис. 3) и трубчатые теплообменники со стальной пеной (стальс 316L) с ячейкой размером 20 ppi (рис. 4).

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

3. Достоинства и недостатки процесса по сравнению с литьем в песчаные формы

Достоинства:

Высокое качество отливок при существенном сокращении трудоемкости и себестоимости процесса, которое позволяет:

Резко уменьшить затраты на оборудование;

Сократить число технологических операций;

Сократить операции финишной обработки отливок;

Сократить трудозатраты в 2-4 раза;

Снизить до минимума количество отходов производства;

Снизить потребление электроэнергии в 2-3 раза;

Сократить и оптимально использовать производственные площади;

Благодаря использованию в качестве формовочного материала оборотного кварцевого песка и упрочнения формы вакуумом исключается использование стержней и оборудования для их изготовления;

Уменьшить затраты на вспомогательные материалы в 3-5 раз.

Именно поэтому этот способ, по сравнению с литьем в песчаные формы, очень эффективен для изготовления различной машиностроительной продукции, например, впускные и выпускные патрубки, головки и блоки цилиндров автомобильных двигателей.

К недостаткам литья по газифицируемым моделям нужно отнести, прежде всего, большое выделение газа при сгорании модели, что при неправильном ведении заливки (заливка должна вестись с определённой скоростью) и при плохой газопроницаемости формовочной смеси ведёт к образованию газовых пор в отливках, уменьшающих их прочность.

Другим существенным недостатком пенопластовой модели является потеря точности при уплотнении формовочной смеси из-за податливости пенополистирола. Решить эту проблему можно с помощью электромагнитного поля и замены формовочной смеси железными опилками.

Список использованной литературы

1. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. - М.: Машиностроение, 1977.

2. В.М. Григорьев Литье по выжигаемым моделям: Учебное пособие для студентов -- Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002.

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Литьё.

4. http://remzav.ru/index.php/technology/lgm.

5. http://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/71/razdel71.php.

6. Материаловедение и технология металлов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.С. Гаврилюк и др.; Под ред. Г.П. Фетисова. - М.: Высшая школа, 2000.

Размещено на Allbest.ru