Lumea modernă înconjurătoare nu poate fi imaginată fără produse din oțel, fontă sau metale neferoase, iar acest lucru este ușor de explicat, deoarece produsele create din aceste tipuri de materiale sunt cele mai durabile, fiabile și fără probleme. Desigur, nu se poate pierde din vedere producția în continuă creștere de material plastic, cauciuc sau alte materiale sintetice, dar aceste produse sunt considerate mai puțin ecologice și, de asemenea, nu este întotdeauna posibilă utilizarea lor în condiții climatice dificile.
Orice produs metalic poate fi fabricat în diverse moduri - prin sudare, forjare, turnare sau altfel. Dar cele mai preferate sunt produsele turnate. Trebuie remarcat faptul că mai mult de 20% din toate piesele din industria constructoare de mașini sunt fabricate din oțel. Acest metal este utilizat pentru producerea majorității unităților și pieselor din mașini și agregate, pentru producerea de diferite instrumente, structuri critice.
Scopul acestui curs este de a studia procesul de producere a pieselor turnate din oțel. Sarcinile acestei lucrări sunt de a lua în considerare elementele de bază ale topirii și turnării oțelului, de a studia caracteristicile turnării în forme de nisip și metal, de a caracteriza principiile principale ale procesării termice a turnărilor din oțel și controlul tehnic al acestora.
În această lucrare de lucru, vor fi luate în considerare metode de turnare ca mucegai de cochilie, matrițe de nisip și turnare prin răcire, turnare centrifugală și turnare prin injecție. De asemenea, în această lucrare se va studia una dintre cele mai importante etape ale producției de piese turnate din oțel - tratament termic, datorită căruia este posibilă transmiterea proprietăților dorite metalului.
În producția oricărui produs, o atenție deosebită este acordată controlului calității produselor, în special pentru produsele care vor avea o desemnare responsabilă sau vor fi utilizate într-un mediu agresiv. Sunt piese turnate din oțel, cele mai des folosite în condiții dificile, prin urmare, în acest curs, una din capitole este dedicată studierii posibilelor defecte ale turnărilor de oțel și a metodelor de eliminare a acestora.
Capitolul 1. Principalele etape ale procesului de fabricare a pieselor turnate din oțel.
1.1 Topirea și turnarea oțelului.
Producția de turnătorie se numește industria construcțiilor de mașini implicată în fabricarea de piese sau semifabricate în formă de metal prin turnarea metalelor topite într-o matriță a cărei cavitate are o configurație a piesei. După solidificarea metalului în matriță, se produce o piesă turnată (piesă turnată sau piesă de prelucrat). Semifabricatele sunt prelucrate ulterior. În mașini și echipamente industriale, aproximativ 50% din toate piesele sunt turnate.
Turnarea produce astfel de componente critice, cum ar fi piesele motorului cu combustie internă (blocuri cilindrice, pistoane), rotoarele pompelor, paletele turbinelor cu gaz, patul mașinii etc.
Înainte de piese turnate de turnătorie producătoare de sarcini cu maximă abordare forma și mărimea lor la forma și dimensiunile pieselor finite sau produse, cele mai consumatoare de timp operația de prelucrare trebuie să fie limitată numai de finisare sau măcinare. Acest lucru se poate realiza îmbunătățiri și introducerea unor metode speciale, mai precis de turnare (turnare rece, turnare prin injecție, turnare prin centrifugare, turnare de investiții, coajă de mucegai de turnare, etc.).
În ingineria internă, 21% din toate piesele turnate sunt fabricate din oțel. Atunci când alegeți un aliaj, este necesar să luați în considerare proprietățile și costul acestuia. Deci, dacă vom lua costul mediu de turnare din fontă cenușie pentru 100%, atunci costul turnării din oțel va fi de 150%.
Oțelul este considerat drept aliaj de fier cu carbon (până la 2%). Elementele de configurație complexă, care sunt supuse unor cerințe sporite de rezistență, duritate sau alte proprietăți, sunt, de obicei, fabricate din oțel. În industria mecanică, se folosesc trei grupe de oțeluri de turnătorie: structurale, scule și proprietăți speciale.
De oțeluri structurale, sunt fabricate părți care poartă în principal sarcini mecanice (statice, dinamice, vibraționale etc.). Conform compoziției lor chimice, ele sunt împărțite în carbohidrați (cu conținut scăzut și mediu de carbon) și aliate, iar în structură - în clase feritice-perlitice și perlitice.
Din oțelurile cu proprietăți speciale (rezistent la coroziune, rezistent la căldură, rezistente la acizi, rezistent la uzură), produsele turnate sunt expuse la diverse medii, temperaturi ridicate și sarcini. Aceste oțeluri sunt atribuite în principal claselor de ferită și austenită.
În turnătorii, cea mai mare aplicație pentru topirea oțelului a constat cuptoare cu arc electric, cuptoare electrice cu inducție cu un miez, cuptoare electrice de inducție fără miez.
Cuptoarele cu electrofuzie au avantaje față de celelalte unități de topire. În cuptoarele electrice este posibilă încălzirea rapidă, topirea și reglarea precisă a temperaturii metalului, crearea unei atmosfere de oxidare, reducere, neutru sau vid. În aceste cuptoare este posibilă topirea oțelului cu formarea unei cantități minime de incluziuni nemetalice - produse de deoxidare. Prin urmare, cuptoarele electrice sunt utilizate pentru topirea oțelurilor structurale, oțeluri foarte aliate, cu unelte, rezistente la coroziune și alte oțeluri speciale.
Cuptoarele electrice sunt arc și inducție.
În cuptoarele cu arc electric, un arc electric este folosit ca sursă de căldură, care apare între electrozii și încărcătura metalică. Acest cuptor este alimentat de un curent alternativ trifazat și are trei electrozi cilindrici, din masa grafitizată. Curentul electric din transformator este alimentat de cabluri flexibile și de bare de cupru la electrozii și prin ele către electrozi. Se formează un arc electric între electrod și încărcătura metalică, electricitatea este transformată în căldură, care este transferată la metal și zgură prin radiație. Tensiune de lucru 180-600 V, putere de curent 1-10 kA. În timpul funcționării cuptorului, lungimea arcului este reglată automat prin mișcarea verticală a electrozilor. Cuptorul are o carcasă din oțel sudată. Carcasa cuptorului este căptușită în interior cu o cărămidă termoizolantă și rezistentă la foc. Fundul, pereții și arcul sunt de asemenea căptușite cu cărămizi rezistente la foc. În pereții cuptorului există o fereastră de lucru pentru controlul topirii și a filetului pentru eliberarea oțelului finit de-a lungul jgheabului în ladă. Cu ajutorul unui mecanism special, cuptorul poate fi înclinat spre fereastra de încărcare și gauri de găurire. Capacitatea cuptorului cu arc electric este de 0,5-400 tone.
Cuptoarele electrice cu inducție cu miez (cu frecvență joasă) constau dintr-un arbore și canale (unul sau trei) care acoperă miezul și înfășurarea primară a transformatorului. Curentul frecvenței industriale este alimentat la înfășurarea primară (inductor). Metalul lichid, umplut anterior în canal, creează o întoarcere secundară scurtcircuitată în care este indus (excitată) un curent electric de mare rezistență. Energia electrică care apare în acest inel este transformată în căldură; metal, turnat în canal, se încălzește rapid și transferă căldura către încărcarea solidă (încărcată deasupra în arbore) ca rezultat al circulației metalului. Topirea în aceste cuptoare este mai economică decât în cuptoarele de înaltă frecvență, însă necesită pre-turnarea metalelor lichide în canalele cuptorului și curățarea acestor canale din topirea topirii anterioare.
Cuptoarele electrice cu inducție fără miez sunt un transformator de aer, înfășurarea primară a căruia este o inductoră de cupru răcită cu apă din cupru și secundar - o încărcătură încărcată în creuzet. Principiul funcționării cuptorului se bazează pe absorbția energiei electromagnetice de materialul încărcăturii metalice încărcate în creuzet care este instalat într-un câmp electromagnetic alternativ; se produce încălzirea și topirea încărcăturii. Aplicați grafit sau creuzete imprimate din materiale refractare. În funcție de frecvența curentului alternativ care alimentează inductorul, aceste cuptoare sunt împărțite în cuptoare de frecvență industrială (50Hz) și de înaltă frecvență (mai mult de 500Hz). În astfel de cuptoare, oțelul este de asemenea topit.
Oțelul topit este evacuat din cuptorul de topire în ladă de turnare, din care este turnat în lingouri sau forme de turnare ale instalațiilor de turnare continuă. În matrițe sau matrițe, oțelul se solidifică și se produc lingouri, care sunt apoi prelucrate.
Turnul de turnare din oțel are o carcasă sudată din oțel, căptușită în interior cu cărămidă rezistentă la foc. În partea inferioară a găleții există o sticlă ceramică cu o gaură pentru eliberarea oțelului. Gaura din sticlă este închisă și deschisă de un dispozitiv de blocare. Opritorul este ridicat și coborât de mecanismul de legătură manual sau prin intermediul unui mecanism hidraulic cu telecomandă. Cupa este ridicată de o macara pentru două știfturi. Capacitatea cupătoarelor este aleasă în funcție de capacitatea cuptorului de topire, luând în considerare stratul de zgură (100-200 mm), care protejează oglinda metalică din oală de răcire în timpul turnării. În mod tipic, capacitatea cuptorului este de 5-260 de tone. Pentru unitățile de topire mari se utilizează găleți cu o capacitate de 350-480 tone.
Matrițele sunt matrițe din fontă pentru fabricarea de lingouri. Configurația matrițelor este caracterizată de forma secțiunilor transversale și longitudinale și depinde de gradul de oțel turnat. Formele sunt secțiuni transversale pătrate, dreptunghiulare, rotunde și poliedrice.
Pentru turnarea unui oțel calm, se folosesc mucegaiuri, care se extind în sus, și pentru turnarea oțelurilor fierbinți - lingouri, expandându-se în jos. Formele care se lărgesc în sus au, de obicei, un fund și se extind în jos, fără fund. Forme de turnare a oțelului în stare de repaus au extinderi profitabile căptușite în interior cu o masă refractară cu conductivitate termică scăzută.
Dimensiunile matrițelor depind de masa lingoului. Pentru turnarea lingourilor turnate de la 200 kg la 25 tone.
turnare punct de vedere economic mai rapide de oțel în lingouri mari, ca urmare, a redus costurile forței de muncă, pierderea de metal refractar, durata de turnare scade. Cu toate acestea, capacitatea limitată a masei echipamentului de rulare lingou și deteriorarea calității lingoului datorită compoziției chimice a neregulilor în diferitele sale locații. De obicei calm carbonizate și turnat în lingouri de fierbere din otel cu o greutate de până la 25t, oțeluri aliate și înalt aliate - în lingouri de 500 kg la 7t, și unele calități de oțeluri înalt aliate în lingouri cu o greutate de câteva sute de kilograme.
Trei metode principale sunt utilizate pentru turnarea oțelului - în matriță din partea superioară, în matriță printr-un sifon, la instalațiile de turnare continuă din oțel (UNRS).
În matrițele de sus, oțelul este turnat direct din ladă. Când turnarea top metalic Consum exclus de sprues, echipament simplu pentru prepararea de turnare, se toarnă temperatură de oțel poate fi mai mic decât atunci când turnarea sifonul. Cu toate acestea, turnarea oțelului de peste o matriță de căderile de la înălțime mare, împroșcare se solidifice pe pereții matriței și suprafața lingou afecta, formând șuvițe de oxid. Spumele spumoase nu sunt sudate pe corpul lingoului chiar și în timpul rulării, după care este necesară curățarea suprafeței pentru a se îmbunătăți calitatea acesteia, ceea ce reprezintă o operațiune foarte intensivă.
Cu turnarea prin sifon, mai multe matrițe sunt umplute simultan cu oțel (de la 4 la 60). Matrițele sunt instalate pe un palet, în centrul căruia se află poarta centrală. Turnarea prin sifon se bazează pe principiul comunicării recipientelor: oțelul lichid din cuvă intră în poarta centrală și umple matrițele dinspre partea inferioară prin canale. Această metodă de turnare asigură o umplere netedă, fără stropire, a matrițelor. Suprafața lingoului este curată, timpul de turnare este scurtat, este posibil să se toarne o masă mare de metal simultan pe mai multe lingouri mici. Cu toate acestea, atunci când turnarea crește complexitatea echipamentului de preparare a sifonului, refractarelor crește consumul de combustibil, există o necesitate în cheltuieli pe porți metalice (până la 1,5% în greutate din oțel turnat), un metal este supraîncălzit în cuptor la o temperatură mai ridicată, deoarece fluxul prin canalele este răcit .
Ambele metode de turnare sunt utilizate pe scară largă. Pentru oțelurile obișnuite de carbon, se utilizează turnarea de sus; pentru oțeluri aliate și din aliaje de înaltă calitate - sifonare.
Datorită solidificării direcționale și a alimentării continue atunci când contracția în lingourile de turnare continuă nu conține cochilii de contracție, acestea au o structură densă și o structură cu granulație fină. Suprafața lingoului este de bună calitate. Randamentul semifabricatelor adecvate poate ajunge la 96-98% din greutatea oțelului turnat.
UNRS au unul, doi, trei, patru sau mai mulți cristalizatori (până la opt), ceea ce face posibilă umplerea simultană a mai multor lingouri.
1.2 Turnarea în forme de nisip.
Indiferent de metoda de turnare, piese turnate sunt produse într-o matriță, a cărei cavitate corespunde configurației turnării.
Forma este un element care formează o cavitate de lucru, atunci când se toarnă care metal topit formează o turnare. Forma este realizată dintr-un amestec de formare constând din materiale de turnare (aditivi de nisip, argilă și apă, lianți etc.).
Amestecul de turnare este un amestec multicomponent de materiale de turnare, a cărui compoziție corespunde condițiilor procesului tehnologic de producere a matrițelor nemetalice. Amestecul de turnare este turnat în matrițele de turnare și implementează o amprentă model în ele.
Forma de turnare este un dispozitiv pentru reținerea amestecului de turnare în fabricarea matriței, transportul acesteia și umplerea cu metal lichid.
Modelul are o configurație a suprafeței exterioare a turnării; este făcut din lemn sau metal. Suprafața interioară a turnării este formată cu ajutorul unui miez instalat în matriță.
Tija de turnare este un element de formare pentru formarea unei găuri, a unei cavități sau a altui contur complex în turnare. Tijele de turnare sunt fabricate dintr-un amestec de bază constând din nisip și materiale de legare. Între cavitatea matriței și miez se formează un spațiu umplut cu metal lichid. După solidificare, se formează o turnare.
Formele sunt fabricate din amestecuri de turnare, iar tijele sunt realizate din amestecuri de tije. Amestecurile se prepară din nisip, lut, lianți etc. Materialele de turnare (nisip și argilă) trebuie să aibă anumite proprietăți, astfel încât acestea să fie extrase din carierele anchetate anterior. Amestecurile de turnare și miez trebuie să aibă o bună plasticitate, fluiditate, permeabilitate la gaz, rezistență suficient de ridicată și neacoperire.
Pentru turnările de oțel, turnarea și amestecurile de miez trebuie să aibă o proprietate neacoperită mare, astfel încât să se adauge mai multă argilă refractară în loc de argilă convențională. Pentru realizarea turnărilor mari, amestecul de turnare este realizat din minereu de fier cromat.
Turnarea prin nisip include următoarele etape principale:
fabricarea mucegaiului;
turnare sub formă de turnare cu aliaj;
knockout-ul turnărilor de nisip;
curățarea și tăierea pieselor turnate.
Matrița este fabricat în următoarea secvență: placă de model este montat pe balon și a umplut cadru, a cărui înălțime corespunde gradului de compactare a amestecului de turnare în matriță. Din buncăr, umpleți amestecul de turnare în balon și cadru, compactați-l, apoi îndepărtați modelul din amestecul de turnare. Ca rezultat, se formează o matriță. Turnarea amestecului în compactelor modelate prin diverse metode - fie manual, prin intermediul și mașină de burat (prin compresie, agitare, scăzând un amestec de bucăți la o viteză mare sau peskometom mașină peskostrelnoy). În plus, matrița este făcută prin turnarea unui amestec de turnare fluid în vas și apoi prin solidificarea acestuia.
Fabricarea matrițelor pentru turnarea oțelului este caracterizată prin utilizarea unor profituri pentru a alimenta o contracție volumetrică de oțel mare (6%). În acest caz, trebuie luat în considerare faptul că oțelul are o fluiditate mai scăzută și o temperatură ridicată de turnare. Adesea masa de profit aproximează masa de turnare. În medie, masa profitului este de 0,6 din masa turnării.
Tijele sunt realizate dintr-un amestec de tije. Amestecul de bază este compactat într-o cutie de miez manual sau prin mașină. Tijele complexe și mari sunt realizate în părți, iar apoi aceste părți sunt lipite și asamblate în noduri, după care sunt introduse într-o matriță. Într-o producție unică și la scară mică pentru tije mari, se folosesc materiale legale ieftine din punct de vedere organic.
Tijele sunt uscate pentru a crește rezistența și permeabilitatea la gaze. Material obligatoriu în miez de nisip, în timpul uscării la anumite temperaturi (150-300 ° C) sunt sinterizate, ele sunt oxidate sau apar reacții chimice prin care particulele de nisip sunt lipite împreună. Uscați tijele în uscătoare continuă
Finisarea și controlul tijelor uscate
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: