Формы для заливки металлов бывают разовые и многоразовые.
Литье в песчано-глинистые формы.
При производстве крупногабаритных установок, преимущественно из чугуна и стали, используют этот способ. Для изготовления формы существует модельный комплект: стержень для формовки, модели изделия, модели литниковой системы. Формовка происходит в формовочных ящиках в виде рам(опоках). Технологический процесс:
1. на подмодельную доску устанавливается опока, в ее нижней части располагается полумодель, которая засыпается песчано-глиняной смесью и утрамбовывается;
2. опока с полумоделью переворачивается, на неё ставится вторая полумодель и опока, снова засыпается та же смесь и устанавливается литниковая модель(через нее заливается металл), отверстия для газов;
3. верхняя опока снимается, вынимается модель, стержни вставляются для отвода, форма собирается, сушится и поступает на заливку.
Процесс формовки механизирован. Форма разбивается, вынимаются стержни и продукт поступает на обрубку и зачистку.
Литье по выплавляемым (выжигаемым) моделям. Литье в оболочковые формы.
Литье по выплавляемым (выжигаемым) моделям.
Суть в том, что модель из легкоплавкого металла выплавляется(сгорает) при заливке в форму основного металла. Этапы: - изготовление пресс-форм для моделей деталей и литниковых систем. - прессование моделей - сборка моделей и литниковых систем и обработка оболочки - сборка моделей в опоке - заливка металла; с выплавкой(выжиганием) моделей получение отливки высокой прочности и хорошей чистоты обработки.
Используются для режущих инструментов, лопат и т.д. Высокая производительность, автоматизированность, изделия из цветных металлов.
Литьё в оболочковые формы.
Суть состоит в том, что разовую литейную форму изготовляют в виде оболочки, используются для формовочной смеси в качестве связующего материала фенольные смолы с наполнителем. Литьё применяют в крупносерийном и массовом производстве. Технологический процесс состоит из следующих этапов: - установка модели на подмодельную плиту и ее разогрев; - установка плиты на бункер с формовочной смесью, переворот бункера и обсыпка модели смесью, образование из расплавленных на поверхности модели смеси тонкой оболочки; - снятие получившейся оболочковой полуформы; - сборка формы, установка ее в ящик и засыпка песком, заливка металлом.
В оболочковых формах льют детали из чугуна, стали, цветных металлов. Преимущества: легкость формовки, механизация производства оболочек, высокая точность и чистота обработки.
Литье в кокиль. Кокиль представляет собой метал. форму многоразового пользования в которую заливают металл. Литье в кокиль даёт высокую точность, не требует дальнейшей обработки поверхности, отличается высокой производительностью, не требует изготовления модельно-опочной оснастки. Недостатки: высокая стоимость пресс-формы, возможность образования трещин из-за неподатливости металлических пресс-форм. Применяют при массовом производстве отливок из черных и цветных металлов. Технологический процесс состоит из:
1. очистки поверхности кокиля, ее смазки, сборки;
2. заливки металла.
Центробежное литье. При таком литье металл заливают во вращающуюся до его застывания форму. При вращении формы металл центробежными силами прижимается к ее стенкам, что позволяет получать более плотные отливки, так как шлак вытесняется к центру и затем удаляется механической обработкой. Используют при получении тел вращения в массовом и серийном производстве, в т.ч. при производстве чугунных канализационных труб диаметром от 80 до 300 мм.
Изготовление отливок литьем под давлением. При таком литье металлическая пресс-форма заполняется металлом под давлением, которое поддерживается до полной кристаллизации. Давление обеспечивает быстрое и полное заполнение пресс-формы, высокую точность и малую шероховатость отливки, исключает появление остаточных раковин(пустоты внутри металла) и пористости. Полученные этим методом отливки, как правило, не имеют допусков, и после удалённые из пресс-формы являются готовыми изделиями. Можно получать отливки с толщиной стенок до 0,5 мм, сложной конфигурации, с отверстиями D=1 мм. Высокая стоимость пресс-форм обуславливает использование такого литья в массовом и крупносерийном производстве.
4. Обработка металлов давлением. Общие сведения о прокате.
Прокаткой называется обработка металлов давлением путем обжатия слитка или заготовки между вращающимися валками прокатного стана. Цель - уменьшение сечения слитка или заготовки и придания им заданной формы. Прокаткой получают изделия с постоянным по длине сечением или периодически меняющимся. Прокатка - завершающая стадия металлургического производства. Прокатка подразделяется на горячую(с предварительным нагревом металла) и холодную. Технологическое оборудование - прокатный стан. Первичную прокатку делают на мощных станах - блюмингах, для получения листового проката применяют слябинги. Заготовки - блюмы и слябы. Форма поперечного сечения проката называются профилем, а совокупность формы и размеров профилей - сортаментом. Сортамент разделяется на 4 группы: сортовой, листовой, трубы, специальные виды. Сортовой прокат делят на профили простой геометрической формы(квадрат, круг, шестигранник) и фасонные виды проката(угловой, швеллер, тавровый(двутавровый)), зетовые, а также профили специального назначения(рельсовые). Цветные металлы преимущественно прокатывают на простые профили. Листовой прокат. По применению: автотракторная сталь, кровельная жесть, трансформаторная сталь. Применяют листовой прокат с различного вида покрытиями(олово, цинк, алюминий, пластмасса). Листовой прокат делят на 3 группы: толстолистовую(4-160 мм.), тонколистовую(< 4 мм.) и фольгу(< 0,2 мм.). Листовой прокат, получаемый с холодной прокаткой, имеет более равномерную толщину и высокую чистоту поверхности.
5. Прямое и обратное прессование. Волочение. Производство сварных и бесшовных труб.
Прямое и обратное прессование. Прессование называется способ обработки металла давлением, при котором металл выдавливают из замкнутой полости через отверстие с получением детали по форме отверстия. Прессованные изделия более прочные чем катанные. Прессованием получают прутки 5-250 мм., проволоку 5-10 мм., трубы с наружным диаметром 20-400 мм. и толщиной стенки 1,5-12 мм. Различают прямое и обратное прессование. При прямом прессовании пуансон(поршень) давлением на планшайбу выдавливает металл через отверстие в матрице. При обратном прессовании металл выходит через полый пуансон. Для получения трубы металл сначала прошивается иглой, далее выходит через кольцеобразное отверстие, образуемое иглой и матрицей. Прессование производится на гидравлических прессах давлением от 300 до 25 тыс. тонн.
Волочение. Волочение заключается в протягивании прокатных и прессованных заготовок через отверстие в матрице(волоки), поперечное сечение которых меньше чем протягиваемый стержень. Волочением изготовляют проволоку, диаметром от 10 до 0,02 мм, трубы - до 500 мм и толщиной стенки 0,1-10 мм, высокой точности, с блестящей поверхностью. При волочении металл разогревается.
Производство сварных и бесшовных труб. Трубы подразделяются на сварные и бесшовные(или цельнотянутые). Бесшовные трубы значительно дороже сварных, отличаются большей точностью, лучшей поверхностью и лучшей обрабатываемостью. Производство бесшовных труб состоит из операций:
- прошивка отверстия в заготовке;
- получение на пилигримовых станах для горячей прокатки на цилиндрической оправке толстостенной гильзы;
- прокатка гильзы со вставленной внутрь оправкой в тонкостенную трубу в валках с периодическим калибром.
Производство сварных труб(водопроводных) осуществляется следующим образом: поступающая в рулоне полоса разматывается, нагревается и проходит 6-12 валков, где происходит формовка и сварка прижатых друг к другу кромок; затем трубы разрезаются длиной по 6-12 м.
6. Кузнечно-штамповочное производство.
Ковка – процесс обработки металла, находящегося в пластическом состоянии под действием бойков молота(динамическое воздействие) или пресса(статическое воздействие) с использованием при надобности прикладного инструмента. Заготовку куют между нижним(неподвижным) и верхним(подвижным) бойками молота или пресса. Изделия получаемые ковкой называют поковкой. К операциям ковки относятся: - Протяжка - удлинение заготовки ударами молота по ее поверхности; поворотом на 900 за счет уменьшения площади поперечного сечения. - Осадка - Увеличение поперечного сечения за счет высоты ударом по верхней поверхности заготовки. - Прошивка(пробивка) отверстия с помощью прошивня(пробойника) с установкой заготовки на приспособление в виде кольца. - Обрубка - отделение части металла с помощью зубила или топора. - Гибка применяется для гибких заготовок(требуется местный нагрев заготовки). - Раскатка -уменьшение толщины стенки цилиндра с помощью оправки или приспособления.
Имеется ряд других операций, сущность которых также заключается в изменении формы заготовки воздействием молота с использованием различных инструментов.
Для ковки используются пневматические(работающие то компрессора), паровоздушные молоты, работающие под воздействием пара, и гидравлические(и парогидравлические) прессы, где давление создается маслом, поступающим в рабочий цилиндр(действие основано на законе Паскаля).
Ковку применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства.
Горячая объёмная штамповка.
Штамповка - процесс изготовления штамповки путем заполнения разогретым металлом полости штампа. Производительность штамповки в 50-100 раз выше чем ковки. Даёт высокую точность, но требует изготовления дорогостоящих штампов, поэтому применяется только в массовом и серийном производстве, и при изготовлении детали массой меньше 100 кг. Штамп представляет собой 2 стальных бруска, имеющих внутреннюю полость по форме нужной детали, которые называются ручьями. Нагретая заготовка помещается в полость нижней части штампа. Под воздействием молота верх. Часть штампа выравнивает металл с заполнением ручьев штампа. При сложной форме заготовки она проходит несколько штампов с постепенным доведением до необыкновенной конфигурации.
По сравнению со свободной ковкой объемная штамповка имеет такие преимущества:
1) в 50-100 раз большая производительность;
2) большая однородность и точность поковок, благодаря чему значительно уменьшается расход металла в стружку;
3) возможность получения поковок сложной формы без напусков;
4) высокое качество поверхности;
На одном штампе в зависимости от сложности материала и массы заготовки и способа штамповки можно изготовить от 10 до 25 тысяч поковок.
К недостаткам объемной штамповки относятся:
1) необходимость в сложном и дорогостоящем инструменте - штампе;
2) ограниченность массы поковок, т.к. усилия деформации при штамповке гораздо выше, чем при ковке.
Листовая холодная штамповка.
Листовой штамповкой называется процесс изготовления деталей из листа, полосы или рулонного материала. Толщина деталей не превышает 10 мм. Отличается высокой производительностью(до 40 тысяч деталей в смену); полученные детали не требуют дальнейшей доработки. В автомобильной промышленности получают до 60% деталей, в приборостроении до 70 %, в ширпотребе до 90%. Штампы подразделяются на вырубные - для вырубки отверстия, гибочные, отрубные, вытяжные - для вытяжки цилиндров. Штамп состоит из матрицы(нижняя часть) и пуансона - верхней подвижной части, укрепленных соответственно верхней и нижней плиток.
Лист или полоса помещается между пуансоном и матрицей. В вырубающем штампе сечение точно соответствует форме отверстия в матрице и при прохождении через нее вырубает соответствующую деталь(дырокол).
В гибочном штампе пуансон прижимает металл к стенкам матрицы и таким образом формует деталь.
Штамповка осуществляется на кривошипных, винтовых и гидравлических прессах.
Способы штамповки:
1.штамповка взрывом применяется для изготовления деталей сложной формы из трудноформуемых сплавов. Матрица с закрепленной на ней заготовкой помещается в железобетонный бассейн.
2.электрогидравлическая штамповка отличается тем, что используется энергия электрического разряда, напряжением более 500 КВ над заготовкой, при котором электромагнитное поле прижимает заготовку к матрице. При электромагнитной штамповке заготовку закрепляют над матрицей, над ней устанавливают индуктор в виде спирали. При прохождении по нему тока величиной до 120 тысяч ампер в заготовке возникают вихревые токи, которые отталкивают ее от индуктора к матрице.
Кроме рассмотренных способов штамповки часто применяют штампы, где вместо пуансона используются резина или полиуретан, которые под давлением прижимают заготовку к матрице.
Достоинства листовой штамповки следующие:
- высокая производительность;
- высокая точность;
- возможность автоматизации процесса;
-экономическая целесообразность при массовом и серийном производстве.
7. Современный машиностроительный комплекс Украины - состояние и пути развития.
Оборудование является материальной основой любой технологической системы. Поэтому прогрессивность применения оборудования и его состояние определяют конкурентоспособность как предприятия, так и промышленности в целом. Технологическая отсталость Украины значительно возросшая в последние 10-летия, отражает сложившийся устаревший парк оборудования предприятий. Парк оборудования характеризуется двумя чертами - уровнем износа(амортизация) и возрастной структурой парка. Износ оборудования - это старение, изнашивание оборудования в процессе его использования. Разделяют физический износ(износ материалов, из которых сделано оборудование, потеря его первоначальных качеств) и моральный износ(последовательное отставание созданного ранее оборудования от современного технического уровня). Амортизация - исчисленный в денежном выражении износ оборудования в процессе его использования. Экономически амортизация представляет собой процесс перенесения стоимости изношенных средств труда на произведенный с их помощью товар. Инструментом возмещения износа является амортизационные отчисления в виде денег направленных на ремонт или приобретение нового оборудования. Сумма амортизации включает в издержки производства(себестоимость) и таким образом включает в цену. Производитель обязан производить накопления амортизационных отчислений откладывая их из выручки за проданную продукцию. Накопленные амортизационные отчисления образуют амортизационный фонд в виде денежных средств, предназначенных для воспроизводства оборудования. Величина годовых отчислений предприятия определяется в виде доли первоначальной стоимости объектов, представляет основные средства. Нормативное значение этой доли называется нормой амортизации. Износ оборудования как правило определяется по величине амортизации, т.е. соотношению амортизации и первоначальной стоимости оборудования в процентах. В связи с инфляцией этот способ оценки уровня износа не объективен. Поэтому состояние оборудования более объективно характеризует его возрастная характеристика Средний возраст оборудования вырос с 8,42 лет в 1979 г до 22,1 лет в 2002 г, при этом 44,9% оборудования имеет возраст свыше 20 лет, и только 6,7% менее 5 лет Возрастная структура оборудования показывает, что для вывода промышленности Украины на конкурентоспособный уровень необходимо произвести замену парка оборудования, а следовательно возрождение машиностроения. Так как перевод все отраслей на импортное оборудование нереален, в связи с высокой стоимостью общего парка оборудования.