1.Сущность процессов литья металлов и задача литейного производства.Литьем (или литейным производством) называют метод производства, при котором изготовляют фасонные заготовки деталей путем заливки расплавленного металла в заранее приготовленную литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки детали. После затвердевания и охлаждения металла в форме получают отливку-заготовку детали.Основной задачей литейного производства является изготовление литейных сплавов отливок, имеющих разнообразную конфигурацию с максимальным приближением их формы и размеров к форме и размерам детали (при литье невозможно получить отливку, форма и размеры которой соответствует форме и размерам детали).Инструментом литейного производства является литейная форма - при образующее рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом и после охлаждения получают отливку.По степени использования формы делят на : разовые; полупостоянные; постоянные;Разовые формы служат для изготовления только одной отливки и изготовляют их из кварцевого песка, зерна которого соединены каким-либо связующим веществом.Полупостоянные формы - это формы в которых получают несколько отливок (до 10-20), такие формы изготовляют из керамики.Постоянные формы - формы, в которых получают от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч отливок. Такие формы изготовляют обычно из чугуна или стали.Различные по форме, размерам и точности отливки из различных сплавов невозможно наиболее экономично получить одним и тем же Экономически целесообразно изготовлять отливку с определенными качественными свойствами каким-либо одним или двумя В настоящее время в производстве используют около литья, а в производстве приборов применяют следующие литья:1) литье в песчаные формы ("землю");2) литье в ЖСС (жидкие самоотвердевающие смеси);3) литье в оболочковые формы;4) литье в кокиль (металлические защищенные формы);5) литье по выплавляемым моделям;6) литье под давлением;7) центробежное литье;2. Отливки-заготовки деталей АСУ и ЭВМ.Отливки в АСУ и ЭВМ широко используются там, где необходимо обеспечить высокие требования к прочности и жесткости:-рамки ТЭЗов;-панелей ТЭЗов;-кронштейны и угольники рам;-корпуса различных разъемов в процессоре; теплопроводности:-корпуса реверсных электродвигателей НПМ и других электродвигателей;-радиаторы в ячейках питания для транзисторов, диодов в процессоре и внешних устройствах.Масса отливок колеблется от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов.Конфигурация отливок может быть любой, она определяется возможностью изготовления технологической оснастки - формы, литейными свойствами сплавов литья. Выбор литья в зависимости от конфигурации отливки основывается чаще всего на экономических соображениях, реже из условия высокой производительности и др.3. Основные этапы производства отливок.Последовательность производства отливок рассмотрим на примере литья в песчаные формы. Этот изучается в учебных мастерских:1. Разработка чертежа отливки.2. Изготовление модели и стержневого ящика.3. Изготовление формы из заранее приготовленной формовочной смеси.4. Сборка формы (установка ранее изготовленного из стержневой смеси стержня и соединение частей формы).5. Заливка формы ранее расплавленным сплавом или металлом.6. Охлаждение формы с отливкой.7. Освобождение отливки от формы.8. Отрезка литников и прибылей9. Отжиг отливок.10. Термообработка.11. Контроль.4. Основные свойства литейных сплавов и влияние их на качество отливок.К основным свойствам литейных сплавов относят следующие:1. Жидкотекучесть - это сплава в жидком состоянии заполнять литейную форму и воспроизводить ее очертания в отливке.Жидкотекучесть определяют по стандартной пробе в виде канала определенной длины и диаметра с литниковой чашей (рис 1).[pic]Рис.1. Простейшая проба на жидкотекучесть.Жидкотекучесть определяют по длине пути, пройденному жидким металлом до затвердевания. Чем длиннее пруток, тем больше жидкотекучесть. Высокую жидкотекучесть (>700 мм) имеют силумины, серый чугун, кремнистая латунь; среднюю жидкотекучесть (350-340 мм) имеют углеродистые стали, белый чугун, алюминиево-медные и алюминиево-магниевые сплавы; низкую жидкотекучесть имеют магниевые сплавы.С повышением температуры сплава жидкотекучесть увеличивается.2. Кристаллизация - это процесс перехода от жидкого состояния расплава к твердому состоянию с образованием структуры. Кристаллизация сплава происходит в направлении перпендикулярном поверхности теплоотвода.Скорость кристаллизации меняется от максимальной у поверхности до минимальной в центре стенки отливки (рис.2).[pic][pic]Рис. 2. Изменение кристаллической структуры по сечению отливки.1 - литейная “корка”. 2 - столбчатые кристаллы.3 - крупнозернистые кристаллы. 4 - литейная форма.Для создания равномерной кристаллической структуры желательно уменьшить толщину отливки.
Шар радиуса R с объемной плотностью заряда р имеет заряд Q = p*V=p*4/3*pi*R^3 потенциал создаваемый равномерно-заряженным шаром за пределами шара на расстоянии r от центра шара равен f(r) = k*Q/r и равен работе по перемещению из бесконечности в эту точку пробного единичного точечного заряда работа по перемещению заряда q из точки r1 в точку r2 равна A = q*(f(r2)-f(r1)) =q*(k*Q/r2-k*Q/r1) = k*q*Q*(r1-r2)/(r1*r2)= =k*q*p*4/3*pi*R^3*(r1-r2)/(r1*r2)= =9*10^9*10^-9*5*10^-6*4/3*3,14*0,10^3*(0,20-0,50)/(0,20*0,50) Дж= -5,6473E-07 Дж ~ -0,565 мДж следует обратить внимание что работа отрицательна - поле само выталкивает положительный заряд на большее расстояние
(до 10-20), такие формы изготовляют из керамики.Постоянные формы - формы, в которых получают от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч отливок. Такие формы изготовляют обычно из чугуна или стали.Различные по форме, размерам и точности отливки из различных сплавов невозможно наиболее экономично получить одним и тем же
Экономически целесообразно изготовлять отливку с определенными качественными свойствами каким-либо одним или двумя В настоящее время в производстве используют около литья, а в производстве приборов применяют следующие литья:1) литье в песчаные формы ("землю");2) литье в ЖСС (жидкие самоотвердевающие смеси);3) литье в оболочковые формы;4) литье в кокиль (металлические защищенные формы);5) литье по выплавляемым моделям;6) литье под давлением;7) центробежное литье;2. Отливки-заготовки деталей АСУ и ЭВМ.Отливки в АСУ и ЭВМ широко используются там, где необходимо обеспечить высокие требования к прочности и жесткости:-рамки ТЭЗов;-панелей ТЭЗов;-кронштейны и угольники рам;-корпуса различных разъемов в процессоре; теплопроводности:-корпуса реверсных электродвигателей НПМ и других электродвигателей;-радиаторы в ячейках питания для транзисторов, диодов в процессоре и внешних устройствах.Масса отливок колеблется от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов.Конфигурация отливок может быть любой, она определяется возможностью изготовления технологической оснастки - формы, литейными свойствами сплавов литья. Выбор литья в зависимости от конфигурации отливки основывается чаще всего на экономических соображениях, реже из условия высокой производительности и др.3. Основные этапы производства отливок.Последовательность производства отливок рассмотрим на примере литья в песчаные формы. Этот изучается в учебных мастерских:1. Разработка чертежа отливки.2. Изготовление модели и стержневого ящика.3. Изготовление формы из заранее приготовленной формовочной смеси.4. Сборка формы (установка ранее изготовленного из стержневой смеси стержня и соединение частей формы).5. Заливка формы ранее расплавленным сплавом или металлом.6. Охлаждение формы с отливкой.7. Освобождение отливки от формы.8. Отрезка литников и прибылей9. Отжиг отливок.10. Термообработка.11. Контроль.4. Основные свойства литейных сплавов и влияние их на качество отливок.К основным свойствам литейных сплавов относят следующие:1. Жидкотекучесть - это сплава в жидком состоянии заполнять литейную форму и воспроизводить ее очертания в отливке.Жидкотекучесть определяют по стандартной пробе в виде канала определенной длины и диаметра с литниковой чашей (рис 1).[pic]Рис.1. Простейшая проба на жидкотекучесть.Жидкотекучесть определяют по длине пути, пройденному жидким металлом до затвердевания. Чем длиннее пруток, тем больше жидкотекучесть. Высокую жидкотекучесть (>700 мм) имеют силумины, серый чугун, кремнистая латунь; среднюю жидкотекучесть (350-340 мм) имеют углеродистые стали, белый чугун, алюминиево-медные и алюминиево-магниевые сплавы; низкую жидкотекучесть имеют магниевые сплавы.С повышением температуры сплава жидкотекучесть увеличивается.2. Кристаллизация - это процесс перехода от жидкого состояния расплава к твердому состоянию с образованием структуры. Кристаллизация сплава происходит в направлении перпендикулярном поверхности теплоотвода.Скорость кристаллизации меняется от максимальной у поверхности до минимальной в центре стенки отливки (рис.2).[pic][pic]Рис. 2. Изменение кристаллической структуры по сечению отливки.1 - литейная “корка”. 2 - столбчатые кристаллы.3 - крупнозернистые кристаллы. 4 - литейная форма.Для создания равномерной кристаллической структуры желательно уменьшить толщину отливки.
Q = p*V=p*4/3*pi*R^3
потенциал создаваемый равномерно-заряженным шаром за пределами шара на расстоянии r от центра шара равен
f(r) = k*Q/r
и равен работе по перемещению из бесконечности в эту точку пробного единичного точечного заряда
работа по перемещению заряда q из точки r1 в точку r2 равна
A = q*(f(r2)-f(r1)) =q*(k*Q/r2-k*Q/r1) = k*q*Q*(r1-r2)/(r1*r2)=
=k*q*p*4/3*pi*R^3*(r1-r2)/(r1*r2)=
=9*10^9*10^-9*5*10^-6*4/3*3,14*0,10^3*(0,20-0,50)/(0,20*0,50) Дж= -5,6473E-07 Дж ~ -0,565 мДж
следует обратить внимание что работа отрицательна - поле само выталкивает положительный заряд на большее расстояние