Разработка технологии изготовления детали из чугуна (стр. 1 из 2)

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра технологии конструкционных

материалов и машиностроения

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Технология металлов и трубопроводо-строительных материалов»

На тему: Разработка технологии изготовления детали из чугуна

Студент: Танцюра Сергей Анатольевич

Факультет ИНиГ

Курс 3

Группа 5

Руководитель: Е.В.Фомин

Архангельск

2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 РАСШИФРОВКА МАРКИ МАТЕРИАЛА

2 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА

3 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

4 СХЕМА ОТЛИВКИ МЕТОДОМ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ

5 СХЕМА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ 3, 4, 5

6 НАЗВАНИЕ СТАНКА, ИНСТРУМЕНТА И ЗАЖИМНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ЗАДАНИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ (ВАРИАНТ 11)

Наименование детали - крышка.

Материал - СЧ 20.

Характер производства - массовый.

Обрабатываемые поверхности – 3,4,5 (рисунок 1).

1.Расшифруйте марку материала.

2.Укажите способ выплавки данного материала и обоснуйте его выбор.

3.Укажите режим ТО.

4.Нарисуйте микроструктуру материала после ТО.

5. По эскизу детали разработайте технологию ее изготовления методом литья в кокиль. Опишите последовательность операций и приведите эскиз кокиля и собранной литейной формы.

6. Приведите схемы обработки поверхностей 3, 4, 5 детали, названия и единицы величин, характеризующих рабочие движения.

7. Для каждой схемы укажите название станка, инструмента и зажимных приспособлений.

8.Приведите эскизы инструмента для обработки поверхностей 3, 4, 5.

Рисунок 1 - Крышка

1 РАСШИФРОВКА МАРКИ МАТЕРИАЛА

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, в которых углерода содержится свыше 2℅. В зависимости от состояния углерода в чугуне различают: белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны.

Серый чугун – это сплав системы Fe – C – Si , содержащий в качестве примесей марганец, фосфор и серу. Углерод в серых чугунах находится в виде графита пластинчатой формы. Химический состав серых чугунов: C – 2,4…3,8 %, Si – 1…5 %, Mn – 0,5…0,8 %, P – 0,2…0,4 %, S – до 0,12 %. Структура отливок определяется химическим составом чугуна и технологическими особенностями его термообработки. Такое название чугун получил по виду излома, который имеет серый цвет.

Структурно серый чугун состоит из металлической основы и графитовых включений. По составу металлической основы различают чугуны : серый перлитный ( П + Г); серый феррито-перлитный (Ф + П + Г); серый ферритный ( Ф + Г ). Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической матрицы, формы и размеров графитовых включений. Свойства металлической матрицы чугунов близки к свойствам сталей. Графит, имеющий невысокую прочность, снижает прочность чугуна. Чем меньше графитовых включений и выше их дисперсность, тем больше прочность чугуна. Графитовые включения обуславливают уменьшение предела прочности чугуна при растяжении, его пластичности. Свойство графита образовывать смазочные пленки обусловливает снижение коэффициента трения и увеличивает износостойкости изделий из чугуна. Графит улучшает обрабатываемость чугуна резанием.

Серый чугун (ГОСТ 1412-85) маркируют буквами «С» (серый), «Ч» (чугун) и цифрами. Первая группа цифр показывает среднее значение предела прочности чугуна при растяжении, вторая – среднее значение предела прочности при изгибе.

Данный материал СЧ-20 расшифровывается как серый чугун, характеризующийся пределом прочности при растяжении в 20 МПа.

2 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА

Производство черных металлов из железной руды - сложный технологический процесс, который может быть условно разделен на две стадии. На первой стадии получают чугун, а на второй - его перерабатывают в сталь.

Чугун выплавляют в доменных печах (рисунок 2). Исходными материалами для производства чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Железные руды - горные породы содержащие железо в виде химических соединений с кислородом и другими элементами. В состав железных руд, кроме того, входят и другие соединения в виде кремнезема, глинозема, известняка и т. п. (объединяемые общим понятием - "пустая порода"). Обычно для производства чугуна используют магнитный железняк (Fe3O4) с содержанием железа до 70%, красный железняк (Fe2О3 ), содержащий до 65% железа, и бурый железняк (2Fe2О3*2H2О), содержащий до 60% железа. Топливом в доменном процессе служит кокс, получаемый при сухой перегонке (сжигание без доступа воздуха) коксующихся каменных углей. Флюсы (плавни) - известняки, доломиты, песчаники применяют для понижения температуры плавления пустой породы и перевода ее и золы топлива в шлак.

Доменная печь представляет собой шахту, снаружи покрытую металлическим кожухом и изнутри футерованную огнеупорным кирпичом. Печь через верхнюю часть, называемую колошником непрерывно загружают шихтой, чередуя слои руды, флюса и топлива. Для поддержания горения топлива в нижнюю часть печи - горн через фурмы подают под давлением нагретый воздух.

Рисунок 2 - Схема доменной печи

1 – шахта; 2 – колошник; 3 – загрузочное устройство; 4 – металлический кожух; 5 – футеровка; 6 – цилиндрическая часть печи; 7 – заплечики; 8 – горн; 9 – шлаковая летка; 10 – чугун; 11 – летка для выпуска чугуна; 12 – воздухоподающая труба

3 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

чугун литье кокиль деталь

Термической обработкой называют нагревание изделия и заготовок до определенной температуры в сочетании с выдержкой при этой температуре и последующем охлаждении с заданной скоростью. Термическая обработка позволяет изменять в желательном направлении структуру и свойства машиностроительного материала в изделии, причем диапазон регулирования свойств может быть очень широким. Термическая обработка может сочетаться с химическим воздействием или пластическим деформированием, что дополнительно расширяет ее возможности. Все основные виды термической обработки, а также химико-термическая, термомеханическая и механотермические обработки основаны на протекании перекристаллизации в структуре металлического материала. Факторами, влияющими на изменение структуры и свойств материала, являются температура нагрева, его продолжительность и скорость, а также скорость охлаждения.

Серый литейный чугун подвергают термической обработке: отжигу, закалке, отпуску, поверхностной закалке, азотированию. Для чугунных отливок чаще других видов термической обработки применяют отжиг. Отжиг отливок из серого чугуна устраняет внутренние напряжения и отбел. Внутренние напряжения возникают при неравномерном охлаждении отливок и часто приводят к трещинам. Отбел — это образование твердой поверхностной корки, состоящей из цементита, на отливках из серого чугуна при литье в металлические формы. Слой цементита затрудняет обработку режущими инструментами. Отжиг для устранения внутренних напряжений выполняют путем медленного нагревания отливок до 500—550° С и выдержки при этой температуре в течение 2—5 ч с последующим медленным охлаждением вместе с печью до 250° С, а затем на воздухе. Отжиг для устранения отбела производят путем нагрева отливок до 850—870° С. Отливки выдерживают при этой температуре в течение 1—5 ч, и охлаждают сначала вместе с печью до 500° С, а затем на воздухе. В результате цементит распадается на железо и углерод, а твердость поверхностного слоя отливок снижается.

Микроструктура материала после термической обработки

а) б)

Рисунок 3 - Микроструктура серого чугуна

1 – перлит; 2 – графит отжига; 3 – феррит

4 СХЕМА ОТЛИВКИ МЕТОДОМ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ

Кокилем называют металлическую форму, заполняемую расплавом под действием гравитационных сил.

Сущность способа заключается в применении многократно используемой литейной формы, которая формирует конфигурацию и свойства отливки. При этом способе литья либо совсем исключается применение, либо расходуется малое количество песчаных смесей лишь на изготовление разовых стержней. В связи с этим отпадает необходимость в землеприготовительных отделениях.

Модельная оснастка при литье в кокиль включает подогреваемые стержневые ящики (для изготовления сплошных или оболочковых стержней), ящики для холоднотвердеющих стержневых смесей и т.д.

Металлическая форма обладает по сравнению с песчаной значительно большими теплоемкостью, теплопроводностью, прочностью и нулевой газопроницаемостью. Материалами для кокилей служат чугуны серые СЧ20, СЧ25 и высокопрочный ВЧ42-12; низкоуглеродистые стали 10 и 20; легированные стали 15ХМЛ и др.; алюминиевые сплавы АЛ9 и АЛ11; медь.

Наибольшее распространение получили чугунные кокили. Металлические стержни изготовляют из конструкционных углеродистых (простой) и легированных (сложной формы) сталей. Кокили небольших размеров либо отливают, либо получают обработкой резанием из поковок. Рабочие полости и элементы литниковой системы в последнем случае получают электрофизической или электрохимической обработкой. Более крупные кокили выполняют литыми. С целью стабилизации размеров и форм кокили проходят сложную термическую обработку.

По конструкции кокили бывают простыми и сложными. В зависимости от расположения плоскости разъема кокили делятся на неразъемные (вытряхные); с вертикальной, горизонтальной и сложной (комбинированной) плоскостями разъема.