Технологический процесс изготовления отливки
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.
Цель работы - изучить последовательность технологических операций при изготовлении литой заготовки (детали) и применяемое при этом оборудование для плавки, заливки металла в форму и выбивка отливок.
2.Технологическое оборудование и схема его устройства.
Для плавки чугуна и стали в литейных цехах широко применяют индукционные и дуговые электрические печи.
В чугунолитейных цехах широкое применение нашли вагранки, при ремонтных работах и выплавке цветных сплавов - тигельные печи, а для легкоплавких сплавов - электрические печи сопротивления.
2.1. Индукционная плавильная установка
Индукционная плавильная установка состоит из собственной печи рисунок 1 и комплекса электрического оборудования. Рабочее пространство печи выполнено в виде огнеупорного набитого тигля 2, по внешнему контуру которого в виде змеевика выполнена катушка индуктора 5, изготовленная из медной трубки, соединенной с медными шинами 6,7. Внутри индуктора циркулирует вода. Верхняя и нижняя части печи выполнены в виде огнеупорной керамики 1,3,8.
Рисунок 1. Схема индукционной печи
Индуктор и тигель закреплены в металлическом каркасе 9,10, в котором снизу и сверху установлена опорная плита. Во избежание нагрева каркаса под действием индукционных токов он выполнен с разрезами и изоляционными прокладками таким образом, чтобы не создавалось замкнутого контура. Во избежание замыкания витков индуктора между ними устанавливается прокладка 4 из диэлектрического материала. К катушке индуктора подводится переменный ток высокой частоты напряжением 150-2000 В, который создает вокруг нее магнитное поле. Это поле наводит во вторичной цепи, состоящей из металла шихты, электродвижущую силу, под влиянием которой в шихте возникают нагревающие и расплавляющие ее переменные токи. По мере расплавления металл под действием магнитного поля интенсивно перемешивается.
В шлаке практически не индуктируется ток, и он нагревается только за счет тепла жидкого металла. Густой, не способный к реакции шлак хорошо предохраняет жидкий металл от окисления и позволяет получить металл с пониженным содержанием газов.
В то же время температура и активность шлака затрудняют проведение процессов окисления, дефосфорации, десульфурации и поэтому плавку в этих печах ведут преимущественно методом переплава с использованием шихтовых материалов с низким содержанием серы и фосфора.
Электрическое оборудование тигельной индукционной печи состоит из машинного и лампового генератора (при емкости печи не менее 50 кг) и батарей конденсаторов для компенсации реактивной мощности и повышения cosj. Управление печью производится с пульта управления.
Для выплавки алюминиевых и других легкоплавких сплавов широко применяют электрические печи сопротивления. Обычно это тигельные печи, где плавильное пространство оформлено огнеупорным кирпичом, по наружному контуру которого смонтированы нагревательные спирали.
Для плавки алюминиевых сплавов используется электрическая камерная печь сопротивления марки СНО-2,5´5´1,7/10 (рисунок 2), максимальная температура в которой может достигать 1000 0С.
Рисунок 2. Электрическая печь сопротивления марки СНО-2,5´5´1,7/10
Печь состоит из кожуха 1, дверцы 2, нагревательных элементов (боковых и подовых) 3, футеровки 4. В своде печи имеется гнездо для установки термопары 5. Под печи 6 выполнен из металлического листа, из жаропрочного сплава. Питание печи электроэнергией производится от отдельно расположенного понижающего трансформатора.
Тигли 7 для расплавления алюминиевого сплава загружают кусками металлической шихты и устанавливают на подовый лист. Режим нагрева печи осуществляется в автоматическом режиме на заданную температуру. После расплавления и соответствующего нагрева сплава до 720-740 0С учебный мастер открывает дверцу печи и специальными клещами извлекает тигель с расплавленным металлом. После счистки шлака он же производит заливку литейной формы.
2.2. Тигельная печь
Для плавки цветных металлов и сплавов в небольших количествах в литейных цехах применяются тигельные печи (рисунок 3), в которых в качестве источника тепла используются продукты горения природного газа.
Рисунок 3. Схема тигельной печи
Печь представляет собой шахту 3, выложенную из огнеупорного кирпича и заключенную в металлический кожух 5. Внутрь шахты устанавливается металлический, шамотный, графитовый или графито-шамотный тигель 4. Сверху шахта закрывается крышкой 2. Над шахтой устанавливается вытяжной зонт 1. При сжигании газа в горелке 6 дымовые газы нагревают тигель, что приводит к расплавлению шихты. После расплавления и необходимого перегрева производят рафинирование металла, а затем разливают ручными ковшами по формам.
2.5. Ковши для разливки металла
Для заливки мелких форм применяют малые ручные ковши емкостью 15-25 кг, которые выполняются с одной ручкой и переносят одним человеком.
Более крупный ковш емкостью 50-80 кг имеет две ручки с концами в виде вилки и переносятся вручную двумя или тремя рабочими.
Для заливки средних и крупных форм применяются крановые ковши: поворотные (а) открытые конические, (б) барабанные, в которых металл остывает медленно, и стопорные (в), служащие для разливки стали (рисунок 4).
Рисунок 4. Крановые ковши: а - открытый конический; б - барабанный; в – стопорный
2.6. Выбивная решетка
Основная масса форм выбивается на выбивных решетках. Схема эксцентриковой выбивной решетки представлена на рисунке 5.
Рисунок 5. Выбивная решетка
При вращении вала 2, имеющего эксцентриситет, решетка 1 вместе с установленной на ней формой 5 начинает вибрировать, что и приводит к разрушению формы и выбивке формовочной смеси из опок. Дебаланс 4 служит для гашения инерции вала при вращении. Амортизаторы 3 являются опорными и предупреждают поворот решетки относительно вала 2 при выбивке.
3. Порядок выполнения работы
3.1. Загрузить в металлический тигель куски силумина и поставить его на под печи (рисунок 2). Включить печь.
3.2. Способом ручной формовки по-сырому изготовить и собрать литейную форму. При необходимости формовку произвести с подрезкой.
3.3. После расплавления металла произвести его рафинирование, снять шлак.
3.4. Залить форму.
3.5. После остывания металла установить форму на выбивную решетку и произвести выбивку.
3.6. Очистить отливку от формовочной смеси.
3.7. Ручной ножовкой отрезать литниковую систему.
3.8. Зачистить отливку на шлифовальном станке.
3.9. Показать отливку преподавателю.
4. Содержание отчета
Отчет должен содержать цель работы, эскизы и описание технологического оборудования, эскиз и описание одного из ковшей, описание технологического процесса изготовления отливки.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6