Технология обработки конструкционных материалов (стр. 14 из 35)
Недолив - некоторые части отливки остаются незаполненными в связи с низкой температурой заливки, недостаточной жидкотекучести, недостаточным сечением элементов литниковой системы.
Усадочные раковины - открытые или закрытые пустоты в теле отливки с шероховатой поверхностью и грубокристаллическим строением.
Возникают при недостаточном питании массивных узлов, нетехнологичной конструкции отливки, заливки перегретым металлом, неправильная установка прибылей.
Газовые раковины - открытые или закрытые пустоты с чистой и гладкой поверхностью, которая возникает из-за недостаточной газопроницаемости формы и стержней, повышенной влажности формовочных смесей и стержней, насыщенности расплавленного металла газами.
Трещины горячие и холодные - разрывы в теле отливки, возникающие при заливке чрезмерно перегретым металлом, из-за неправильной конструкции литниковой системы, неправильной конструкции отливок, повышенной неравномерной усадки, низкой податливости форм и стержней.
Методы обнаружения дефектов
Наружные дефекты отливок обнаруживаются внешним осмотром после извлечения отливки из формы или после очистки.
Внутренние дефекты определяют радиографическими или ультразвуковыми методами дефектоскопии.
При использовании радиографических методов (рентгенография, гаммаграфия) на отливки воздействуют рентгеновским или гамма-излучением. С помощью этих методов выявляют наличие дефекта, размеры и глубину его залегания.
При ультразвуковом контроле ультразвуковая волна, проходящая через стенку отливки при встрече с границей дефекта (трещиной, раковиной) частично отражается. По интенсивности отражения волны судят о наличие, размерах и глубине залегания дефекта.
Трещины выявляют люминесцентным контролем, магнитной или цветной дефектоскопией.
Методы исправления дефектов
Незначительные дефекты исправляют заделкой замазками или мастиками, пропиткой различными составами, газовой или электрической сваркой.
Заделка замазками или мастиками - декоративное исправление мелких поверхностных раковин. Перед заполнением мастикой дефектные места очищают от грязи, обезжиривают. После заполнения исправленное место заглаживают, подсушивают и затирают пемзой или графитом.
Пропитывание применяют для устранения пористости. Отливки на 8…12 часов погружают в водный раствор хлористого аммония. Проникая в промежутки между кристаллами металла, раствор образует оксиды, заполняющий поры отливок.
Для устранения течи отливки из цветных металлов пропитывают бакелитовым лаком.
Газовую и электрическую сварку применяют для исправления дефектов на необрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины). Дефекты в чугунных отливках заваривают с использованием чугунных электродов и присадочных прутков, в стальных отливках - электродами соответствующего состава.
Техника безопасности и охрана окружающей среды в литейном производстве
Производство отливок связано с использованием токсичных веществ (формовочные смеси с жидким стеклом). Должны быть предусмотрены меры, исключающие контакт обслуживающего персонала с едким натром. При работе со стержневыми смесями (синтетическая фенолформальдегидные смолы) запрещается работа без резиновых перчаток.
Места заливки литейных форм должны быть обеспечены вентиляцией для удаления продуктов сгорания.
При изготовлении литейных форм и литейных стержней на формовочных и стержневых машинах предусматриваются обязательные меры безопасности.
Машины литья под давлением должны быть снабжены блокировками, исключающими возможность создания давления до закрытия пресс-форм. Между машинами устанавливают защитные металлические щиты, предохраняющие от возможного аварийного выплеска из разъема формы.
Литейные цехи снабжены надежной вентиляцией, устройствами воздушных душей или тепловых завес на рабочих местах.
Шумопроизводящее оборудование размещают в специальных изолированных помещениях.
Для улучшения санитарно-гигиеничных условий труда широко внедряются: современные плавильные печи, в которых газы подвергаются очистке, а теплота утилизируется; установки для очистки дымовых газов от хлоридов; новые нетоксичные связующие материалы и технологические процессы изготовления стержней.
Охрану водных бассейнов осуществляют путем создания эффективных способов очистки загрязненных производственных стоков и оборотного водоснабжения. Сброс сточных вод осуществляется, если содержание вредных примесей ниже предельно допустимых концентраций. Для удаления грубодисперсных примесей применяют отстаивание, фильтрацию.
Технологичность конструкций литых деталей
Основные положения к выбору способа литья
Технологичность конструкций литых форм
Конструкция литой детали должна обеспечивать высокий уровень механических и эксплуатационных характеристик при заданной массе, конфигурации, точности размеров и шероховатости поверхности.
При проектировании отливки должны учитываться литейные свойства сплавов, а также технологии изготовления модельного комплекта, литейной формы, стержней, очистка и обрубка отливок, а также их дальнейшая обработка. Необходимо стремиться к уменьшению массы и упрощению конфигурации.
Основы конструирования литых заготовок
Минимальную толщину необрабатываемых стенок отливки определяют по диаграмме (рис.8.1) в зависимости от габаритного размера.
.
Рис.8.1. Диаграммы для определения минимальной толщины стенок отливок из различных сплавов: 1 - стали; 2 - серого чугуна; 3 - бронзы; 4 - алюминиевых сплавов
Толщина внутренних стенок и ребер принимается на 20% меньше толщины наружных стенок.
Получение отливок без усадочных дефектов достигается при равномерной толщине стенок, т.е. если отсутствуют термические узлы - большое скопление металла в отдельных местах. Равномерность толщины стенки и скопление металла определяют диаметром вписанных окружностей (рис.8.2. а, б).
Рис.8.2. Устранение местного скопления металла в стенках отливки
Желательно, чтобы соотношение диаметров вписанных окружностей в близко расположенных сечениях не превышало 1,5
. Это достигается уменьшением радиуса галтели с помощью углублений в стенках отливки (рис.8.2. в), смещением одной стенки (рис.8.2. г), при возможности предусматривается отверстие (рис.8.2. д).Отливки, затвердевающие одновременно должны иметь равномерную толщину стенок с плавными переходами (рис.8.3. а). Принцип применяется для мелких и средних тонкостенных отливок из чугуна и других сплавов.
При направленном затвердевании (рис.8.3. б) верхние сечения отливок питаются от прибылей 1. Верхние сечения служат прибылью для нижних сечений. Принцип направленного затвердевания применяется для деталей с повышенными требованиями к герметичности отливок.
Рис.8.3. Конструкции литых деталей, обеспечивающих одновременное (а) и направленное (б) затвердевание отливок
Для снижения литейных напряжений необходимо обеспечить свободную усадку элементов отливки.
Корпусная деталь, показанная на рис.8.4. а имеет перегородки, которые затрудняют процесс усадки, в результате чего возникают значительные литейные напряжения. Конструкция, представленная на рис.8.4. б, обеспечивает свободную усадку. Придание перегородкам конической формы (рис.8.4. в) также снижает усадочные напряжения.
Рис.8.4. Конструкции литых деталей, снижающие усадочные напряжения в отливках
Коробление отливок, возникающее из-за недостаточной жесткости конструкции, можно устранить путем установки ребер жесткости. Кромки стенок большой протяженности усиливают буртиками толщиной
и шириной 
( 
- толщина стенки).Отливки, изготовляемые литьем в песчаные формы
Внешние контуры отливок должны представлять собой сочетание простых геометрических тел с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей с плавными переходами (рис.8.5).
Рис.8.5. Рекомендуемые переходы от стенки к стенке в литых деталях
а -
; б - 
Стремятся к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты литой детали. Это облегчает изготовление модельного комплекта, а также процессы формовки, сборки форм и очистки отливок. При этом отливка должна иметь один плоский разъем и располагаться по возможности в одной полуформе.
Контуры литых деталей должны обеспечивать формовку без дополнительных стержней (отсутствие поднутрений). На рис.8.6. а показана конструкция отливки, при формовке которой требуется три стержня. При изменении конструкции детали (рис.8.6. б) требуется только один стержень, процесс формовки упростился.
Рис.8.6. Конструкция литой детали: а - нетехнологичная,; б - технологичная
Необрабатываемые поверхности, перпендикулярные к плоскости разъема, должны иметь конструктивные уклоны.