Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Среднесерийное производство
Если при среднесерийном производстве способ кокильного литья еще оправдывал себя и ранее в ряде случаев, то способ литья под давлением применялся исключительно в массовом производстве из-за сравнительно высокой стоимости форм. Применение этого способа даже в условиях мелкосерийного производства также было осуществлено на основе технологической преемственности. Вследствие этого, аналогично тому как это было сделано при литье в землю и в кокили, были разработаны технологические ряды, состоящие из заготовок самого различного назначения, но объединенных рядом основных признаков. [16]
Если при среднесерийном производстве способ кокильного литья еще оправдывал себя и ранее в ряде случаев, то способ литья под давлением применялся исключительно в массовом производстве из-за сравнительно высокой стоимости форм. Применение этого способа в условиях мелкосерийного производства также было осуществлено на основе технологической преемственности. Аналогично тому, как это было сделано при литье в землю и в кокили, были разработаны технологические ряды, состоящие из заготовок самого различного назначения, но объединенных рядом основных признаков. [17]
Для авторемонтного предприятия с среднесерийным производством характерны следующие нормативы: номенклатура деталей и маршрутов их восстановления, размер партий запуска-выпуска деталей; периодичность запуска; длительность производственного цикла; календарные опережения; нормы переходящих заделов. [19]
В мелко — и среднесерийном производстве все шире применяют станки с программным управлением, в том числе обрабатывающие центры, которые предъявляют определенные требования к конструкции деталей. [20]
В мелко — и среднесерийном производстве на сверлильных, но чаще на горизонтально-расточных станках взамен зенкеров применяют резцы в оправках; они дешевле в изготовлении, но менее производительны, чем зенкеры. [21]
В мелко — и среднесерийном производстве конических зубчатых колес целесообразно применять зуборезные станки с ЧПУ. Быстрая, удобная и надежная наладка с помощью отработанной программы и цифрового управления значительно сокращает время на переналадку и повышает точность обработки. Зуборезные станки с ЧПУ при ограниченном числе осей координат находят применение в автоматических линиях массового производства. [22]
В условиях мелко — и среднесерийного производства применяется несколько отличный метод получения заданных размеров. Он заключается в том, что при обработке каждой детали режущий инструмент устанавливается в исходное положение по лимбу, а обработка ведется за один проход. Нужное деление лимба определяется пробной обработкой первой детали или по эталону. В данном случае на точность обработки влияют субъективные факторы двух видов: один из них связан с погрешностью установки необходимого деления лимба ( погрешность настройки), другой — с повторяющейся для каждой детали погрешностью установки режущего инструмента по найденному делению лимба. [23]
Участок Б является промежуточным случаем среднесерийного производства . [24]
В условиях мелко — и среднесерийного производства применяют обработку за один рабочий ход с установкой инструмента по лимбу. Нужное деление лимба определяют пробной обработкой первой детали партии или по эталону. В этом случае на точность обработки влияют субъективные факторы двух видов: один из них связан с погрешностью установки необходимого деления лимба ( погрешность настройки), другой — с повторяющейся для каждой заготовки погрешностью установки режущего инструмента по найденному делению лимба. [25]
На участках крупно — и среднесерийного производства , на переменно-поточных линиях разновидность движения определяется, в основном, габаритами, трудоемкостью и объемом изготовляемой продукции. [26]
Менее благоприятны условия на предприятиях среднесерийного производства . Однако, как показывает опыт, и здесь сравнения достаточно эффективны. Наименее продуктивно проведение сравнительного анализа на предприятиях с мелкосерийным и особенно единичным производством. Не случайно на таких заводах страны, как Электростальский тяжелого машиностроения. [27]
В условиях мелко — и среднесерийного производства часто применяют другой метод получения заданных размеров: при обработке каждой детали режущий инструмент устанавливают в исходное положение по лимбу, а обработку ведут за один проход. Нужное деление лимба определяется пробной обработкой первой детали или по эталону. [28]
В условиях мелко — и среднесерийного производства многими заводами применяется несколько отличный метод получения заданных размеров. Он заключается в том, что при обработке каждой детали режущий инструмент устанавливается в исходное положение по лимбу, а обработка ведется за один проход. Нужное деление лимба определяется пробной обработкой первой детали или по эталону. В данном случае на точность обработки влияют субъективные факторы двух видов: один из них связан с погрешностью установки необходимого деления лимба ( погрешность настройки), другой — с повторяющейся для каждой детали погрешностью установки режущего инструмента по найденному делению лимба, которая зависит от квалификации станочника. [29]
Первый способ обычно используют в среднесерийном производстве при установке по предварительно обработанным поверхностям ( базам), относительно которых координируется положение поверхностей, подлежащих обработке. Заготовки устанавливают либо в специальных расточных приспособлениях, либо в универсальных установочных приспособлениях, определенным образом расположенных и закрепленных на столе ( или плите), либо непосредственно на рабочей поверхности стола ( или плиты) станка. При использовании специальных приспособлений выверка заготовки не требуется. [30]
Источник
Производство заготовок литьем
Масса отливок — до 300 т, а длина — до 20 м.
Наиболее распространенным материалами литейных форм являются: песчано-глинистые и песчано-смоляные смеси, сталь, чугун, сплавы, керамика и др.
Серый и высокопрочный чугун имеет высокую жидкотекучесть, что позволяет получить толщину стенки 3…4 мм. Ковкий чугун обладает склонностью к образованию трещин и значительных внутренних напряжений. Легированные стали с увеличенным содержанием марганца имеют хорошую жидкотекучесть, что затрудняет получение отливок с тонкими стенками.
Литье в песчано-глинистые формыподразделяют на три группы:
· Разовые, изготавливаемые из песчано-глинистых смесей (для черных и цветных металлов любого размера и веса);
· Полупостоянные — из огнеупорных материалов (шамот, магнезит и др.) — для получения нескольких десятков оливок;
· Постоянные, изготавливаемые из металлов и сплавов.
Для отливок применяют чугун, сталь, сплавы меди, алюминий и др.
Литье в оболочковые формы — обеспечивает точность размеров 13. 14 квалитета и величину параметра шероховатости 
= 6,3 мкм.
Литейной формой является оболочка, состоящая из формовочных смесей с термопластичными и термореактивными связующими смолами, которые помещают в ящик с песком или дробью перед заливкой ее металлом.
Требуется дорогостоящая оснастка, а сама форма используется один раз, поэтому данный метод целесообразен в массовом, крупносерийном и среднесерийном производстве, массой до 100 кг.
Литье в кокиль. Отливки (из чугуна и стали) с толщиной стенки 5 мм, 12-14 квалитета точности, шероховатость Ra=12,5. 3,2 мкм и массой до 200 кг. Применяют в серийном и массовом производстве, выше производительность в 2-5 раз меньше себестоимость. К недостаткам литья относится невысокая стойкость форм при литье чугуна и стали, образование отбела чугунных отливок, что вызывает необходимость проведения дополнительной операции (отжига); возможно образование трещин в сложных отливках.
Кокили изготавливают литыми из чугуна, стали, меди и алюминия; разъемными или вытряхными. Распространены многоместные кокили.
Литье по выплавляемым моделям. — отливки из сплавов цветных металлов, стали и чугуна массой от нескольких грамм до 300 кг. Применяют в массовом, крупно- и среднесерийном производстве при изготовлении мелких и сложной формы.
Сущность процесса литья по выплавляемым моделям заключается в использовании точной неразъемной разовой модели, по которой изготавливается неразъемная керамическая оболочковая форма, куда и заливается расплавленный металл после удаления модели из формы путем выжигания, испарения или растворения.
Этим способом можно изготавливать точные отливки из различных сплавов толщиной от 0,8 мм и более с небольшими припусками на обработку.
Точность размеров отливок соответствует 8-11 квалитетам, Ra= 2,5 мкм, припуски на обработку резанием для отливок размером до 50 мм составляют 1,4 мм, а размером до 500 мм — около 3,5 мм.
Коэффициент точности отливок по массе может достигать 0,85-0,95, что резко сокращает объемы обработки резанием и отходы металла в стружку.
Использование для изготовления моделей легко удаляемых материалов (на основе парафина, канифоли, полистирола, карбамида или полистирола), не прибегая к разборке формы, дает возможность нагреть расплавленный перед разливкой металл до высоких температур, что значительно улучшает заполнение формы и позволяет получать отливки очень сложной формы практически из любых сплавов.
К недостаткам можно отнести высокую трудоемкость и повышенный расход материала на литниковую систему при небольшом выходе продукции.
Литье под давлением. Расплав металла заполняет форму с большой скоростью (до 35 м/с), что обеспечивает высокую плотность материала, точность и качество поверхности.
Получают отливки из стали, цветных металлов и чугуна. Масса отливок может быть от нескольких граммов до 50 кг, толщина стенки 1,0. 0,8 мм; 8-12 квалитет точности Ra =12,5. 3,2 мкм; применяют в массовом и крупносерийном производстве.
Высокая производительность и возможность получения заготовок сложной формы с мелкозернистой структурой, но высока стоимость пресс-форм и низка их стойкость. В основном применяют для цветных металлов и сплавов.
Литьем вакуумным всасыванием получают отливки в основном из цветных металлов и сплавов, в меньшей степени из стали и чугуна. Отливки имеют толщину стенки до 1 мм. Этот метод применяют в массовом и серийном производстве, обычно для получения отливок из дорогостоящих сплавов.
Центробежное и другие виды литья — отливки из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов. Применяют — в массовом и серийном производстве для пустотелых и тонкостенных отливок (типа тел вращения) сложной конфигурации, например, гильз, втулок, вкладышей и т. д.
Процесс осуществляют путем заливки металла во вращающуюся металлическую форму. Под действием центробежных сил частицы расплавленного металла отбрасываются к поверхности формы и, затвердевая, принимают ее очертания.
Отливка охлаждается наружной стороной (от изложницы) и изнутри (со стороны свободной поверхности) за счет излучения и конвекции воздуха.
Затвердевание металла под давлением приводит к уплотнению металла и повышению механических свойств, в тоже время происходит отделение газов, неметаллических примесей и вытеснение их на внутреннюю поверхность отливки, что следует учитывать в расчете припусков для изделий, имеющих внутреннюю рабочую поверхность.
Применяют и другие методы литья: непрерывное, электрошлаковое, выжиганием, штамповкой из расплава и др.
Непрерывным и полунепрерывным литьем получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых и магниевых сплавов; в массовом и серийном производстве для обеспечения поперечного сечения неограниченной длины (станины металлорежущих станков, корпуса гидро- и пневмоаппаратуры, трубы) и т. д.
Электрошлаковым литьем получают отливки из сталей и сплавов с повышенными механическими свойствами массой до 300 т; в серийном производстве для получения заготовок ответственных деталей судовых двигателей, прокатные валки, турбины и т. д.
Литьем выжиманием получают отливки из алюминиевых и магниевых сплавов; в массовом и серийном производстве для тонкостенных (до 2 мм) и значительных по габаритам( 
мм) заготовок.
Штамповкой из расплава получают отливки из цветных металлов и сплавов, стали и чугуна в массовом и серийном производстве Для изготовления фасонных отливок с толщиной стенки до 8 мм несложной конфигурации с высокими механическими свойствами.
Источник
Технологии литья
Изготовление металлических изделий методом литья – это широко распространенный способ получения деталей сложной конфигурации без использования дорогостоящего оборудования. Производители используют различные технологии литья. Благодаря этому детали можно получить такой точности, что не требуется дальнейшая механическая обработка. Автоматизация и механизация технологического процесса позволяет поставить получение отливок на поток.
Для литья пригодны такие металлы и сплавы как:
Для получения деталей определенного качества разрабатываются новые сплавы с различным процентным содержанием компонентов. От их наличия и количества во многом зависит температура плавления и жидкотекучесть расплава.
Новая технология в литье – прогрессивный способ разливки. Позволяет снизить себестоимость продукции в отличие от конкурирующих предприятий. Кроме издревле известных способов литья в землю или песчано-глинистые формы, для увеличения количества отливок используются неразрушаемые металлические формы – кокили.
Кроме перечисленных способов применяются такие методы литья как:
- под давлением:
- избыточным;
- вакуумическим;
- центробежное;
- в оболочковые формы;
- по моделям:
- выплавляемым;
- газифицируемым;
- точное (прецизионное).
Для литья чугуна с невысоким показателем шероховатости поверхности используются песчано-глинистые формы. Разлив производится как в опочные формы, так и в безопочные.
Использование типа формы зависит от массовости получения отливок. Так, разовые формы разрушаются, чтобы извлечь отливку. Из-за невысокой прочности состава, формы, предназначенные для разлива под небольшим давлением, изготавливаются толстостенными. Благодаря введению специальных связывающих материалов, придающих дополнительную прочность, форма изготавливается небольшой толщины, но с использованием опоки.
Для цветного литья используются более прогрессивные технологии.
Литье алюминия из-за его низкой температуры плавления сопряжено с некоторыми трудностями. Если разлив производится в формы из металла, то под давлением и с использованием специальных смазок, чтобы исключить появление дефектов.
Для получения ровной наружной поверхности и точного размера на изделиях, имеющих форму вращения, не только из алюминиевых, но и из других сплавов, используется центробежное литье. Центробежные силы распределяют расплавленный металл по форме равномерно. К тому же из расплава удаляются излишки воздуха и газов. Далее ознакомимся с некоторыми технологическими способами литейного производства.
По газифицируемым моделям
Получение формы происходит за счет неизвлекаемой модели, и заливка металла производится в неразъемную форму. При этом модель получают из пенопласта вспениванием при высокой температуре. При литье металла в форму, пенопластовая модель полностью выгорает, освобождая внутренний объем.
Если модели для мелких деталей можно получить вспениванием состава, то крупные вырезают из склеенных плит. Резка производится вручную. Для этого используется нихромовая проволока. Поданное напряжение разогревает проволоку, что облегчает резку.
Также модель может вырезаться на фрезерных или гравировальных станках с числовым программным управлением по заданному алгоритму. Подготовленная модель красится и дополнительно покрывается термостойким составом.
Формовка при ЛГМ производится двумя методами. В первом случае для отливок несложных форм используются вибрационные столы, на которых происходит уплотнение формовочной смеси с использованием опок. Затем на опоку укладывается крышка и монтируется литниковый приемник.
Во втором случае, когда изделие имеет сложную геометрию, формовку проводят под вакуумом. Чтобы закрытая форма не разрушилась, она подвергается действию пониженного давления вплоть до окончания заливки. Значение вакуумического давления невелико – порядка 4-5 ГПа.
Заготовки для литья по газифицируемым моделям
Температура разливаемого металла значительно выше, чем начало газификации пенопласта (560 °С). Газы, выделяемые пенопластом, из формы легко удаляются вакуумной системой. При этом отсутствует задымленность рабочей зоны.
В качестве основного достоинства этого метода отмечают высокое качество отливок, которое можно получить литьем в обыкновенный или облицованный кокиль. Возможным это стало из-за того, что форма цельная.
Литье по газифицируемым моделям
На современном этапе литье по выжигаемым моделям применяется для отливки:
- крупных и средних изделий на мелкосерийном производстве;
- заготовок со сложной конфигураций и весом до 50 кг, к которым предъявляются требования повышенной точности размеров, на среднесерийном и крупносерийном производстве.
Под давлением
Технология литья под давлением предполагает быструю подачу расплава в форму путем использования компрессорных или поршневых механизмов. Благодаря автоматизации процесса литье под давлением считается высокопроизводительным.
Таким способом можно получать детали:
- сложной геометрической формы;
- с достаточно тонкими стенками;
- высокой точности;
- с повышенной шероховатостью.
Способ литья под давлением применяется для получения деталей в автомобилестроении. Они получаются небольшого веса, достаточной прочности, что позволяет снизить общую массу агрегата.
Стоит отметить, что метод литья под высоким давлением имеет следующие достоинства:
- возможность получения размеров 9 класса и грубее;
- достигаемая шероховатость поверхности — 1,25 мкм;
- минимальная размер стенок — 0,6 мм;
- минимальным диаметром отверстий — 1 мм;
- формирование наружной резьбы;
- накатки, надписей на внешней стороне.
К недостаткам относят следующее:
- высока цена на сами формы;
- разлив металлов с низкой температурой плавления;
- повышенная вероятность образования внутренних дефектов в виде трещин и напряжений.
Схема литья под давлением
Широкое использование литья алюминия под давлением обусловлено:
- малым значениями температуры в период кристаллизации;
- пластичностью сплава;
- хорошей жидкотекучестью;
- инертностью к химическим реакциям;
- невысоким объемом усадки.
Рассматривая способы технологию поделить следующим образом:
- камера прессования:
- горячая;
- холодная;
- способ разливки:
- горизонтальный;
- вертикальный;
- механизм подачи сплава:
- поршневой;
- компрессорный.
Протекание процесса
Расплав подается в специальную полость. Поршневым пальцем жидкий металл на большой скорости вгоняется во внутреннюю полость пресс-формы. После чего происходит охлаждение без снятия давления. После затвердевания пресс-форма разъединяется, и отливка извлекается. Для облегчения извлечения конструкция оборудуется толкателями.
В кокиль
При литье в кокиль, или в металлические формы, жидкий металл заливают свободно, то есть под действием гравитационных сил. Саму форму изготавливают разборной из двух частей, установленных на плиту. Для получения полостей и отверстий в предусмотренные канавки, в которые укладываются стержни. Для изготовления металлических форм используются стали и чугуны.
Процесс отлива в кокиль
Для удаления газов во время заливки предусматриваются вентиляционные каналы. Чтобы к внутренним поверхностям кокиля не прилипал расплав их облицовывают или красят огнеупорными составами. Толщина покрытия зависит от разливаемого металла и скорости его охлаждения. Перед покрытием полость формы очищается, а затем нагревается до температур 150 °С — 280 °С.
Особенности получения отливок:
- Из-за высокой теплопроводности сплавы в кокиле быстро остывают, поэтому сплавы с малой жидкотекучестью должны иметь максимальную толщину стенок. Высокая скорость остывания формирует мелкозернистую внутреннюю структуру.
- Металлическая форма неподатлива, поэтому в отливке отсутствуют дефекты, вызываемые остаточными деформациями, а также предотвращает усадку. Получаемая точность заготовок: стали и чугуны – 7-11 класс, цветные сплавы – 5-9 класс.
- Отсутствие пригара.
- Достигаемая шероховатость поверхности соответствует Rz = 40-10 мкм.
- Кокиль – газонепроницаемая конструкция. Вентиляционные каналы и огнеупорные покрытия не могут полностью отвести газы. В связи с этим газовые раковины – это частое явление.
- постоянные характеристики для получаемых отливок;
- возможность использования песчаных стержней;
- высокая производительность;
- малое количество производимых операций;
- чистая поверхность готовых изделий;
- механизация работ;
- невысокая квалификация работников.
- значительная стоимость формообразующей оснастки;
- ограниченная стойкость форм;
- быстрое остывание расплава.
В кокиль отливаются практически все металлы, но большинство отливок — это чугуны и литейные стали.
В землю
Литье в землю или в формы из смеси песка и глины — самый старый способ получения заготовок из расплавленного металла. Свыше 80% всего литья приходится на него. Отличается простотой и доступностью используемых материалов.
Из древесины изготавливаются модельный и литниковый комплект. После того как модель готова, замешивается формовочная смесь. В состав самой простой входят песок, кварц и глина.
Технология литья в землю
Формовка производится и вручную и на машинах. Ручное изготовление форм применяется при изготовлении разовых или нескольких отливок и считается непродуктивной. Формовка на машинах используется на автоматизированных литейных линиях. Литейные формы состоят из двух половин и являются одноразовыми. После заливки и охлаждения, формы разрушаются. Больше половины отработавшего материала возвращается на формовочную операцию после очищения и восстановления.
Прецизионное литье
Прецизионное литье, обладающее повышенной точностью, применяется уже не одно десятилетие. С его помощью можно изделиям придать любую форму и при этом не увеличивать затраты на производство.
Прецизионное литье металлов характеризуется тем, что отливки имеют:
- любую форму;
- высокую точность;
- минимальные припуски.
Данный способ литья используется при отливке мелких деталей весом от одного грамма до 10 кг.
Источник
