10.1.4. Новые направления обработки металлов давлением

Обработку давлением некоторых сталей и сплавов осуществляют в условиях сверхпластичности. Сверхпластичность – значительное увеличение пластичности и уменьшение сопротивления деформации при температуре фазовых превращений и вполне определённых скоростях деформации. В этих условиях проявляется в основном межкристаллитная деформация, и отсутствует какое-либо значительное упрочнение металла.

Изотермическую штамповку используют для сталей и сплавов с узким температурным интервалом обработки и не допускающих больших скоростей деформации. Штамп для такой штамповки изготовлен из жаропрочного сплава и установлен в индукционном нагревателе, обеспечивающем одинаковую и постоянную температуру заготовок и штамповых вставок. Изотермическая штамповка осуществляется на гидропрессах и улучшает структуру и свойства поковок.

Применение вибрации при волочении, горячей объёмной и холодной листовой штамповке благодаря уменьшению контактного трения снижает усилия деформирования и приводит к повышению пластичности металла в процессе его обработки. Одновременно улучшаются структура и качество изделия.

Для изготовления изделий из низкопластичных и труднодеформируемых металлов и сплавов применяют гидростатическое выдавливание, при котором жидкость оказывает высокое давление с торца и боков на заготовку, установленную в контейнере. Для горячего выдавливания подбирают жидкую среду, которая является одновременно и нагревателем для заготовки. При достижении требуемого давления металл заготовки выдавливается через матрицу с огромной скоростью, достигающей сотни метров в секунду.

Лекция 14

10.2. Литейное производство

Литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путём заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). Получающаяся при затвердевании деталь или заготовка называется отливкой.

Литьём получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т.

10.2.1. Модельный комплект

Модельный комплект – это совокупность технологической оснастки и приспособлений, необходимых для образования в форме полости, соответствующей контурам отливки. В модельный комплект включают: модели, модельные плиты, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы и другие приспособления.

Литейная модель – приспособление, при помощи которого в литейной форме получают полость с формой и размерами близкими к конфигурации требуемой отливки. Литейные модели бывают: неразъёмными, разъёмными, с отъёмными частями и др.Изготовляют из древесины, металла, пластмассы, воска или парафина.

Модельная плита – металлическая плита с закреплёнными на ней моделями и элементами литниковой системы.

Стержневой ящик – приспособление, служащее для изготовления стержней. Бывают цельными, разъёмными, вытряхными. Изготавливают из древесины или металла.

10.2.2. Формовочные и стержневые материалы

Формовочные материалы – это совокупность природных и искусственных материалов, используемых для приготовления формовочных и стержневых смесей. В качестве исходных материалов используют формовочные кварцевые пески и литейные формовочные глины. Глины обладают связующей способностью и термохимической устойчивостью, что позволяет получать отливки без пригара. Кроме того, используют противопригарные добавки (каменноугольную пыль, графит), защитные присадочные материалы (борную кислоту, серный цвет) и др. добавки.

Формовочные смеси должны иметь высокую огнеупорность, достаточную прочность и газопроницаемость, пластичность и податливость.

Огнеупорность – способность смеси и формы сопротивляться размягчению или расплавлению под воздействием температуры расплавленного металла. Чем крупнее песок, чем меньше в нём примесей и пыли, тем более огнеупорна смесь. При низкой огнеупорности на поверхности отливки образуется пригар (побочное соединение формовочной смеси с поверхностью отливки.

Прочность – способность материала формы не разрушаться при извлечении модели из формы, транспортировке и заливке формы. Прочность формовочной смеси увеличивается с увеличением содержания глины и с уменьшением размеров зёрен песка.

Газопроницаемость – способность смеси пропускать через себя газы. Она тем выше, чем больше песка в формовочной смеси и чем он крупнее, а также чем меньше содержание глины.

Пластичность – способность деформироваться без разрушения и точно воспроизводить отпечаток модели. Пластичность смеси увеличивается с повышением в ней (до определённого предела) связующих материалов и воды, а также песка с мелкими зёрнами.

Податливость – способность формы или стержня сжиматься при усадке отливки.

Стержневая смесь – это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней. Стержни при заливке расплавленного металла испытывают значительные тепловые и механические воздействия по сравнению с формой, поэтому стержневые смеси должны иметь более высокие огнеупорность, газопроницаемость, податливость, малую газотворную способность, легко выбиваться из отливки.