Усоверешнествованние метода получения заготовки литьем

 

4. Термообработка заготовок

 

Термическая обработка высокопрочного чугуна является более эффективной, чем чугуна с пластинчатым графитом, так как графит шаровидной формы  меньше ослабляет металлическую  основу, чем пластинчатый. Отливки  из высокопрочного чугуна подвергаются различным видам термической  обработки [1].

Графитизирующий отжиг. Целью такого отжига является повышение пластичности и вязкости чугуна, в структуре которого содержится свободный цементит. Время выдержки при отжиге зависит от содержания в чугуне марганца и фосфора: чем больше их количество, тем длительнее должна быть выдержка. В результате такого отжига цементит распадается на феррит и графит, а структура металлической основы чугуна из перлитно-цементитной превращается в перлитно-ферритную или чисто ферритную. В результате такой термической обработки высокопрочного чугуна относительное удлинение его повышается от 3 до 10%, а ударная вязкость - от 3 до 7 кгм/см (ненадрезанные образцы), но прочность при этом несколько снижается. Микроструктура высокопрочного чугуна до отжига и после него.

Нормализация. Нормализация позволяет получить в чугуне металлическую основу - мелкопластинчатый перлит или сорбит наряду с графитом округленной формы. Нормализация отливок осуществляется по следующему режиму: нагрев до температур 925 - 950°; выдержка при этих температурах 2-5 час, в зависимости от исходной структуры чугуна, сложности и массивности отливок; охлаждение на воздухе. Чтобы несколько уменьшить внутренние напряжения, сложные отливки рекомендуется сначала охладить с печью (до температур 800 - 820°) и уже затем на воздухе. При нагреве крупных и сложных отливок необходимо применять специальные подставки, а для более мелких разностенных отливок - постели из песка во избежание коробления отливок. После нормализации отливки следует подвергнуть отпуску при температурах 500-650°. В результате нормализации предел прочности чугуна при растяжении увеличивается на 20 - 40% а твердость возрастает почти в 1,5 раза.

Закалка. Еще более высокие показатели прочности высокопрочного чугуна можно достигнуть путем его закалки и последующего отпуска. Так, на автомобильных заводах литые валы из высокопрочного чугуна подвергаются термической обработке по следующему режиму: нагрев до температуры 940°; выдержка при этой температуре 5 час; охлаждение до температуры 845° (для уменьшения внутренних напряжений); закалка в масле; отпуск при температуре 700° в течение 2 час. и окончательное охлаждение на воздухе. После такой обработки получаются следующие механические свойства чугуна: предел упругости - 55 2 2 кг/мм , предел прочности на растяжение - около 70 кг/мм и относительное удлинение - 6.

Наиболее прогрессивным способом термической обработки высокопрочного чугуна является изотермическая закалка. Она производится следующим образом. Отливки нагревают до температур 850 - 880°, затем погружают в селитровую ванну температурой 300 - 350° и выдерживают  там 30 - 60 мин. Изотермическая закалка  значительно улучшает свойства чугуна: предел прочности при растяжении увеличивается на 70 - 100%, ударная  вязкость - на 80 - 200%, износостойкость - на. 40 - 80%.

Отжиг для снятия литейных напряжений. Для снятия литейных напряжений в  отливках из высокопрочного чугуна их подвергают отжигу. Отливки нагревают  до температур 500 - 550° со скоростью 50 - 60° в час. Длительность выдержки при температуре нагрева устанавливается  в зависимости от толщины стенок отливки (из расчета примерно 6-8 мин. на каждые 10 мм толщины стенки). Затем  отливки медленно (со скоростью 30°  в час) охлаждаются до температуры 200°. Окончательное охлаждение отливок  производится на воздухе. При таком  режиме обработки структура чугуна не изменяется, а снимаются лишь литейные напряжения. В процессе графитизирующего отжига отливок у них снимаются и литейные напряжения.

 

5. Контроль качества заготовок

 

Основным документом, в соответствии с которым производят контроль, является чертеж отливки, а также государственные  стандарты, стандарты предприятий  и другие документы, регламентирующие изготовление отливок. Отливка должна иметь конфигурацию и размеры, соответствующие  чертежу. Она не должна иметь внешних  и внутренних дефектов. На чертеже  указаны размеры, масса отливки, марка сплава [2].

При контроле отливок проверяют  состояние поверхности и внешний  вид, размеры, механические свойства, в  том числе твердость металла, химический состав, структуру металла, наличие внутренних дефектов. В зависимости  от требований, предъявляемых к отливке, контролируют все перечисленные  параметры или некоторые из них.

Контроль состояния поверхности, внешнего вида отливок. Контроль отливки но этому параметру осуществляет контролер литейного цеха, проверку других параметров ведут в лабораториях цеха или завода. Проверку механических свойств проводят на образцах, вырезаемых из отливки, или на образцах, изготовляемых из специально отлитых из того же металла проб. На крупных отливках для этой цели выполняют приливы, после литья отливки прилив отделяют от нее, изготовляют из него образец и подвергают его механическим испытаниям. Химический состав сплава определяют в процессе планки и у готовых отливок. Структуру металла контролируют по образцам. вырезанным из отливки или ее приливов. Наличие внутренних дефектов проверяют на целых отливках или отдельных ее частях.

При контроле состояния поверхности  и внешнего вида каждую отливку оценивают  на соответствие ее чертежу по конфигурации; проверяют наличие внешних литейных дефектов: недоливов, спаев, перекосов, трещин, раковин, пригара; проверяют  правильность обрубки литников, прибылей, качество зачистки заливов, заусенцев, очистки от формовочной смеси, особенно в углах и «карманах» отливки.

При контроле внешнего вида отливки  рассортировывают на группы. В первую группу относят отливки без каких-либо видимых дефектов. Это годные отливки  по внешнему осмотру. Ко второй группе относят отливки с небольшими дефектами, которые легко можно  исправить, например отливки, у которых  плохо зачищено место обрубки  литниковой системы, не полностью выбиты стержни. Это годные отливки, но требующие  доработки. Третья группа — отливки  с небольшими дефектами, например перекосами. Годность таких отливок определяет технолог литейного цеха, иногда совместно  с технологом механического цеха. Четвертая группа — отливки, требующие  исправления брака, заварки трещин, наварки плоскости для оформления требуемого размера и т. д. К пятой группе относят неисправимый брак.

Контроль размеров отливок. Основными причинами несоответствия размеров отливок, получаемых в песчано-глинистых формах, являются: отклонения размеров модельного комплекта, износ моделей и стержневых ящиков, неточность сборки формы, повреждение формы при извлечении модели или установке стержня, отклонение температуры отливки от заданной при термической обработке, механические повреждения, возникшие при выбивке, обрубке, очистке и перемещении.

Для предупреждения несоответствия размеров отливок по вине модельной оснастки последнюю тщательно проверяют. Обязательна проверка первой партии отливок, полученных по новой оснастке.

Механические испытания отливок. Их проводят для определения прочности, пластичности сплавов. Мерой прочности служит также твердость металла.

Прочность — свойство сплава сопротивляться разрушению под воздействием внешних  сил.

Пластичность — способность  сплава не разрушаться при значительных остаточных деформациях. Мерой пластичности служит относительное удлинение  сплава перед разрушением его  при испытании на прочность растяжением. Прочностные и пластические характеристики сплавов контролируют на испытательных  машинах. Свойства сплавов воспринимать ударные нагрузки определяют разрушением  образцов на специальном маятниковом  копре.

Твердость — свойство сплава сопротивляться внедрению в него другого тела. Твердость сплава в литом состоянии  определяют на прессе Бринелля вдавливанием в отливку стального закаленного  шарика. Мерой твердости сплава является величина нагрузки отнесенная к площади отпечатка от шарика.

Контроль химического состава  отливок . В химической лаборатории проводят контроль соответствия состава металла отливки паспортным значениям. Контроль содержания углерода в стали проводят, как правило, ускоренным методом. Анализ сплава в процессе плавки позволяет своевременно повлиять на состав сплава, откорректировать химический состав сплава перед разливкой.

В последнее время на заводах  нашей страны стали использовать автоматические установки для контроля химического состава разнообразных  сплавов. Для анализа сплава по всем основным компонентам требуются  считанные минуты. Содержание малых  добавок (десятые и сотые доли процента) в сплаве определяют на установках спектрального анализа.

Металлографический анализ отливок. Его проводят для установления структуры металла, для контроля распределения в металле различных кристаллических фаз, проверки наличия неметаллических включений, пор и т. д. Для анализа готовят образцы со шлифованной или полированной поверхностью. Макроанализ проводят изучением поверхности шлифа невооруженным глазом или при небольшом увеличении. Микроанализ проводят при большом увеличении, используя оптические, а также в отдельных случаях и электронные микроскопы.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В процессе контрольной работы был выбран наиболее оптимальный процесс получения заготовки методом литья для детали «Ступица №54321-3103015» путем сравнения технико-экономических показателей. 
Также были рассмотрены дальнейшие элементы технологического процесса изготовления заготовки, а именно: очистка заготовки, ее термообработка и контроль качества. Исходя из вышесказанного, можно сделать заключение о том, что получение заготовки по данному методу полностью удовлетворяет техническим и экономическим требованиям технологии изготовления детали «Ступица №54321-3103015»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Delta-grup.ru [Электронный ресурс] / delta-grup.ru- Москва, 2010. – Режим доступа: http://delta-grup.ru/bibliot/17/119.htm - Дата доступа: 15.11.2012.
2. Kovka-pro.ru [Электронный ресурс] / kovka-pro.ru - Москва, 2008. – Режим доступа: http://www.kovka-pro.ru/bystrorezhuschie-stali/termicheskaya-obrabotka-otlivok-iz-vysokoprochnogo-chuguna.html - Дата доступа: 15.11.2012.
3. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. – Мн.: Вышэйшая школа, 1983. – 256 с.
4. ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
5. Косилова, А.Г. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах / А.Г. Косилова, А.М. Дальский, А.Г. Суслов. – 5-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 2001. – 496с.