Технически Университет – София Катедра по “Материалознание и технология на материалите” Курсова работа На тема: Леене с противоналягане По дисциплина: Технология на материалите Изготвил: Съдржание: 1. Леене с противоналягане 2. Предимства и недостатъци на процесът 3. Процес на работа Въведение в леярския процес: ЛЕЕНЕ НА СПЛАВИТЕ Същността на производството на заготовки и фасонни изделия чрез методите на леене на металите се състои в изработването на огнеупорна леярска форма, съобразена с формата, размерите и изискванията на отливката. При запълване на леярската форма с течна сплав и след кристализация се получава отливка, отговаряща на предварително зададените технически изисквания. В машиностроенето масата на отливките е от 40-80% от масата на машините. Големият обем на леярското производство се обуславя от съществените предимства на леенето пред останалите начини за формообразуване (коване, пресуване, щамповане и др.). Основното предимство на леенето е възможността максимално да се доближи формата на отливките до формата на готовите изделия, което намалява загубата на материал и обема на механичната обработка, което е предпоставка за снижаване себестойността на изделията. Същевременно леярските процеси могат да се механизират и автоматизират при което ефективността на леярското производство нараства значително. Леярски форми Леярските форми се изработват от различни материали и в зависимост от предназначението си могат да се използват еднократно или многократно. Еднократните форми са предназначени за едно заливане с течен метал, т.е. за изработване само на една или няколко отливки, при положение че формата позволява едновременно получаване на няколко отливки. Те се изработват от пясъчно-глинеста, пясъчносмолиста или пясъчно-керамична смес. Пясъчно-глинестата смес се използува за получаване на форми с относително голяма дебелина - обемна форма, намерила приложение в класическото леене. От пясъчно-смолистата и пясъчно-керамичната смес се изработват форми с малка дебелина, наречени черупкови форми. Начините на леене в тях са известни като специални методи на леене или леене в черупкови и керамични форми. Формите за многократно използване се изработват от метал. Известни са няколко метода на леене (кокилно, под налягане, с противоналягане, центробежно и др.), при които се използват метални форми. В леярското производство също намират приложение и т.н. полупостоянни форми. Те се изготвят от високо огнеупорни материали - шамот, графит и др. и с тях се отливат до няколко десетки отливки. Машинно формоване При машинното формоване се създават условия за механизиране на трудоемките формовъчни операции: запълването на касите с формовъчна смес, уплътняване на формовъчната смес, изваждане на моделите от полуформите. Този метод е конкурентно способен при изработване на леярски форми за производство на отливки в големи серии. Механизираното изваждане на модела от полуформата осигурява получаването на леярски форми с високо качество, които не се нуждаят от реставриране, което повишава и точността на отливката. Това е предпоставка за по-широкото приложение на машинното формоване. Машинното формоване обаче изисква значителни разходи за приспособления, инструменти и моделно-касова екипировка. Наред с това и самите машини са скъпи. Под влияние на статичното и динамичното налягане на стопения метал, формата може да се разруши или деформира, ако не е добре уплътнена, и това да предизвика появата на дефекти в отливката, като несъответствие в размери и формата и др. Уплътняването на формовъчната смес осигурява и получаването на отливки с точни размери, форма и гладка повърхност. Под действието на външна сила при уплътняването настъпва прегрупиране и сближаване на частиците на сместа и намаляване на обема на порите, в резултат на което се увеличават плътността и якостта на формата или сърцето. Необходимата якост се получава при определени стойности на адхезионните и кохезионните сили между молекулите на свързващото вещество и пясъчните зърна. Наред с това обаче, прекомерно уплътнение на формовъчната смес също не е желателно. От една страна, то води до излишен преразход на енергия и оскъпява процеса, а от друга страна, намалява газопропускливостта и податливостта на формата и сърцата и става причина за появата на металодефицитни дефекти в отливките - газови шупли, пористост, горещи пукнатини и др. Като мярка за уплътняване на сместа може да служи отношението между обемите на неуплътнената и уплътнената смес. За уплътняване на формовъчната смес се прилагат един от следните методи: - уплътняване чрез пресуване с използване на машини с горно и долно пресуване; - уплътняване чрез стръскване при използване на стръскващи машини; - уплътняване чрез стръскване и горно пресуване. Пресуването като метод за уплътняване на леярските форми има редица предимства пред останалите методи. То е много краткотрайно и производително. Формата не се нуждае от допълнително уплътняване по друг начин. При известни условия дава равномерно уплътнение на сместа. Липсват вибрации и шум при работа. Разходът на енергия за уплътняването е сравнително малък. Неговото приложение обаче е ограничено по отношение на размерите на формовъчните каси. Приложението на пресуването е ограничено и по отношение на височината на формите поради неравномерно уплътняване по височина и разлика в степента на уплътнение на сместа в пространството над и встрани от модела. Уплътняването на сместа чрез стръскване е твърде разпространено, тъй като дава възможност да се изработват форми за по-сложни и по-големи отливки в каси с размери на светлия отвор до 3000 x 2000 mm и височина до 750 mm. За уплътняване на сместа в леярската каса са достатъчни 20-40 удара. Недостатък е големият шум. Съществуват и комбинирани машини за уплътняване на сместа чрез стръскване и следващо допресуване. Изваждането на моделите от формата се осъществява чрез щифтови повдигачи, при които моделната плоча с модела са неподвижни, а полуформата чрез щифтовите повдигачи се изтегля от моделната плоча. Приложение в едросерийното и масовото производство е намерила песъкодувна машина (фиг.2.15.). Тя служи за изработване на леярски форми или сърца чрез използване на енергията на сгъстен въздух. Сгъстеният въздух се подава през формовъчната или сърцевата смес в леярската каса или в сърцевата кутия. За по-добро уплътняване сгъстеният въздух се подава освен през основния отвор на резервоара и през страничен отвор. Формовъчни материали и смеси По-голямата част от отливките се получават във форми, изработени от формовъчна смес. За получаване на качествени отливки смесите трябва да притежават определени свойства: пластичност, течливост, газопроницаемост, якост, податливост, огнеупорност. Този сложен комплекс от свойства се осигурява чрез правилен подбор на съставките и смесване в точно определено съотношение. Леене с противоналягане Леене с противоналягане се на специални леярски машини. За запълване на формата с метал се използва налягане и противоналягане създавано в металния кокил.С противоналягането се намалява скоростта на запълване на формата и възможност за допълнително уплътняване на отливката. Това води до по-голяма якост на изделията, поради което по този метод се отливат алуминиевите джанти на автомобилите. Този метод основно се прилага за отливки от цветни метали и техните сплави. Процес на работа Схема на леене с противоналягане 1-тигел с течен метал 2-леякова тръба 3-леярска форма 4-камера На снимката е показано схематично работата на една машина за леене с противоналягане Резервоарът 1 е напълнен с течен метал. Резервоарът заедно с формата 3 и леяковата тръба 2 са херметично затворени. Чрез сгъстен въздух през вентила "а" в цялата система се създава определено налягане P1 по-голямо от атмосферното. След това, като се затвори вентилът "б" и се отвори вентилът "с" се създава разлика в налягането в резервоара за течен метал 1 и в камерата 4, където се намира формата 3. Разликата P1-P2 предизвиква движение на метала по леяковата тръба към формата. Запълването на формата става плавно и със скорост, зависеща от разликата P1-P2. Характерното при този метод е, че кристализацията на метала протича при високо налягане (около 2 MPa или 20 атмосфери). Високото налягане възпрепятства отделянето на разтворените в стопилката газове във вид на газови мехурчета и спомага за инфилтрирането на течен метал между образуващите се дендритни кристали. Така се получават висококачествени плътни и без пори отливки, с по-голяма дебелина на стената, в сравнение с тази при леенето под налягане. Отливките могат да се подлагат на термична обработка. Високата цена на машините и пресформите предполага използването и на този метод в условията на серийно и масово производство.Ефективно увеличение на плътността и механичните свойства на отливките се получава при леенето с противоналягане. Този метод, създаден у нас от акад. Балевски и проф. Димов, се основава на принципа, че при създаването на противоналягане срещу движението на метала в пресформата се предотвратява разпръскване на струята и отделянето на разтворените в стопилката газове във вид на мехури. Металът кристализира под налягане, което спомага за инфилтрация на стопилка между растящите кристали и микродеформация на кристалите, лежащи непосредствено под кристализационната зона. Тези фактори са от голямо значение за сплави с широк интервал между ликвидус и солидус-линията. Изработените по такъв начин отливки от алуминиева сплав имат относително удължение 14%, докато в пясъчни форми то е 3-8%. При леенето с противоналягане запълването на леярската форма с течен метал и кристализацията се осъществяват при повишено газово налягане (азот и др.) над течния метал и леярската форма едновременно. С помощта на сгъстен газ, налягането над течния метал 1 и формата 3 се установява еднакво налягане преди започване на леенето. На практика се работи с налягане до 2 МРа (20 атмосфери). Ако налягането над формата се понижи, поради разликата в налягането на двете части на системата, течният метал започва да запълва формата 3, минавайки през леяковата тръба 2. Получените отливки имат висока плътност без наличие на газова пористост, равномерна структура, висока якост и износоустойчивост. Методът дава възможност да се използват пясъчни сърца, което осигурява получаването на отливки със сложна конфигурация на кухината. По този метод се получават ротори за електродвигатели, джанти за автомобили, бутала за двигатели с вътрешно горене, хидравлични помпи, отливки от чиста мед - дюзи за конвертори, и др. Извод Предимства на процесът: 1. получаване на точни отливки с малка грапавост на повърхнините 2. възможност за получаване на тънкостенни отливки 3. висока производителност 4. възможност за премахване на допълнителната механична обработка 5. ниска себестойност на отливките 6. регулиране на скоростта и времето на запълване на формата 7. регулиране на грапавостта на отливките 8. възможност да се лее в неутрална или специална атмосфера 9. регулиране на подаването на течен метал в кристализиращите части на отливката 10. равномерна структура и еднакви свойства във всички части на отливката Недостатъци на процесът: 1. висока цена на екипировката и машините 2. ограничения в размерите и теглото на отливките 3. затруднено създаване на отливки с кухини 4. високата цена на специалната екипировка