Сквозной цикл производства блока цилиндров двигателя (стр. 5 из 6)
Заливку песчаных форм металлом ведут из ковшей, футерованных огнеупорным материалом. Перед заполнением металлом ковши со свежей футеровкой сушат и прокаливают при 780—800 °С для удаления влаги. Температуру расплава перед заливкой поддерживаю на уровне 720—780 °С. Формы для тонкостенных отливок заполняют расплавами, нагретыми до 730—750 °С, а для толстостенных до 700—720 °С.
Возможные дефекты отливок, причины и меры по их устранению.
· Недоливы и спаи. Образуются от не слившихся потоков металла, затвердевающих до заполнения формы. Возможные причины: холодный металл, питатели малого сечения.Усадочные раковины – закрытые внутренние полости в отливках с рваной поверхностью. Возникают вследствие усадки сплавов, недостаточного питания. Устраняют с помощью прибылей.
· Горячие трещины в отливках возникают в процессе кристаллизации и усадки металла при переходе из жидкого состояния в твердое при температуре, близкой к температуре солидуса. Склонность сплава к образованию горячих трещин увеличивается при наличии неметаллических включений, газов, серы и других примесей. Образование горячих трещин вызывают резкие перепады толщин стенок, острые углы, выступающие части. Высокая температура заливки также повышает вероятность образования горячих трещин. Для предупреждения образования горячих трещин в отливках необходимо обеспечивать одновременное охлаждение толстых и тонких частей отливок; увеличивать податливость литейных форм; по возможности снижать температуру заливки сплава.
· Пригар – трудноудаляемый слой формовочной или стержневой смеси, приварившийся к отливке. Возникает при недостаточной огнеупорности смеси или слишком большой температуре металла.
· Песчаные раковины – полости в теле отливки, заполненные формовочной смесью. Возникают при недостаточной прочности формовочной смеси.
· Газовые раковины – полости отливки округлой формы с гладкой окисленной поверхностью. Возникают при высокой влажности и низкой газопроницаемости формы.
· Перекос. Возникает из-за неправильной центровки.
Преимущества:
· Конфигурация 1…6 групп сложности.
· Возможность механизировать производство.
· Дешевизна изготовления отливок.
· Возможность изготовления отливок большой массы.
· Отливки изготовляют из всех литейных сплавов, кроме тугоплавких.
Недостатки:
· Плохие санитарные условия.
· Большая шероховатость поверхности.
· Толщина стенок > 3мм.
· Вероятность дефектов больше, чем при др. способах литья.
Целесообразность и область применения
Этот способ литья экономически целесообразен при любом характере производства, для деталей любых массы, конфигурации, габаритов, для получения отливок практически из всех литейных сплавов. Этот способ литья является основным для производства отливок из чугуна и стали в различных отраслях машиностроения. А для изготовления массивных, крупногабаритных отливок это единственный способ литья. Данный способ литья накладывает определенные ограничения на толщину стенок изготавливаемых отливок.
Литьем в песчаные формы не рекомендуется изготавливать отливки с толщиной стенок: для отливок из алюминиевых сплавов размерами до 200 мм –менее 3–5 мм; до 800 мм – менее 5–8 мм.
3. Улучшение механических свойств
3.1 Старение и закалка
Для сплава АЛ4 рекомендуются два режима термической обработки. Режим Т1 : старение при температуре 175±5°С в течение 5-17 ч, охлаждение на воздухе. Режим Т6: закалка - нагрев при температуре 535± 5°C в течение 2-6 ч, охлаждение в воде при 20- 100°С +старение при 175±5°С в течение 10-15 ч, охлаждение на воздухе.
Электронно-микроскопическое исследование структуры сплава АЛ4 показало, что старение закаленного сплава при температуре 175°С, 10 ч сопровождается выделением метастабильной β'-фазы и большого количества частиц кремния, равномерно распределенных в зернах твердого раствора.
При этом предварительный кратковременный высокотемпературный нагрев на первой ступени старения как бы затормаживает процесс выделения кремния. Это, возможно, связано с уменьшением количества вакансий, сохранившихся в процессе закалки и необходимых для локализации атомов кремния, предшествующей его выделению.
Нагрев на первой ступени способствует равномерному распределению игольчатых выделений метастабильной β'-фазы при более низких температурах и приводит к измельчению структуры, получаемой после нагрева на второй ступени при температуре 160°С.
Микроструктура сплава в литом состоянии: α-твердый раствор, кремний, входящий в состав эвтектики α+Si, при наличии примеси железа фаза AlSiFeMn, при малом содержании марганца фаза Al5FeSi. Мелкодисперсные частицы фазы Mg2Si можно наблюдать с помощью оптического (микроскопа лишь в очень медленно охлажденном при кристаллизации сплаве. Термическая обработка приводит к некоторой коагуляции кремния, растворению упрочняющей фазы Mg2Si; железосодержащие фазы не изменяются. Пережог сопровождается коагуляцией частиц кремния; на отдельных участках наблюдается выплавление эвтектики α+Si, которая при вторичном выделении кристаллизуется в мелкозернистой форме.
4. Механическая обработка
Технология механической обработки блока предполагает:
· Соосность отверстий всех постелей блока;
· Одинаковый размер (диаметр) всех постелей (за исключением специальных конструкций);
· Перпендикулярность осей постелей и цилиндров;
· Параллельность плоскости разъема блока с головкой и оси постелей;
· Параллельность осей постелей вспомогательных и распределительного валов (если они установлены в блоке) оси постелей коленчатого вала.
Практика показывает, что все отклонения от перпендикулярности и параллельности не должны превышать половины рабочего зазора деталей. При зазоре 0,04+0,06 мм это составляет не более 0,02+0,03 мм.
4.1 Установка базовых точек
Базовой поверхностью или базовыми точками на детали называются поверхности и точки, которыми деталь ориентируется относительно режущего инструмента при обработке. Понятно, что и в литейном и в механическом цехах замер и обработка точных отливок должны производиться относительно одних и тех же баз.
Иногда за базу принимается литейная необрабатываемая поверхность, но в некоторых случаях первичной базой может служить и обработанная поверхность детали. В последнем случае для объективной оценки выпускаемых из литейного цеха отливок удобнее создавать эту первичную базу в литейном цехе, производя необхо димую механическую обработку базовой поверхности.
Серийное производство предусматривает обработку больших партий детали, поэтому неточность в наладке технологического процесса механической обработки может привести к браку большого количества отливок ввиду крайне ограниченных припусков на литье.
4.2 Получение коренных опор коленвала (постель коленвала) и установка гильз
Помощью ранее полученных базовых поверхностей на горизонтально расточном станке мы получили соосные отверстия всех постелей коленвала.
Постели в блоке образованы с помощью крышек коренных подшипников, болты которых перед обработкой затягиваются с определенным моментом. Форма и размер отверстий постелей после обработки обычно в той или иной степени зависит от момента затяжки болтов. Поэтому при сборке двигателя следует придерживаться рекомендаций завода-изготовителя. Крышки подшипников обычно стягиваются болтами диаметром 10+12 мм, редко - больше. Крышки коренных подшипников обязательно центрируются на блоке, чем обеспечивается необходимая форма постели после затяжки болтов (отсутствие перекосов, овальности и конусности). Это достигается различными способами которые показаны на Рисунке - 8. Наиболее распространено центрирование по боковым поверхностям (варианты а и б), как наиболее простое в производстве, хотя этот способ не обеспечивает идеальной геометрии постели. Довольно часто встречается и более точное, но сложное центрирование с помощью втулок, установленных в отверстиях блока и крышек (вариант в). Редко применяется центрирование крышки двумя штифтами (вариант г).
Рисунок - 8. Способы крепления крышек коренных подшипников коленчатого вала к блок-картеру
Так как мой блок картер отлит из алюминиево-кремниевого сплава он будет иметь конструкцию "алюминиевого блока с "сухими" гильзами.
На первом этапе для определения размеров и конфигурации гильз и их изготовления производится детальный обмер блока цилиндров.
Затем на специализированном расточном станке отверстия цилиндров растачивались под установку гильз. Далее положение блока на станке проверяют по верхней плоскости — в идеале она параллельна нижней и может быть также принята за базу. Иногда идут еще дальше: при поиске центра (оси цилиндра) проверяют с помощью индикатора положение стенки цилиндра по вертикали в двух направлениях — поперечном и продольном. Поэтому ставят блок на нижнюю плоскость и растачивают, настраиваясь по верхней части цилиндра. При этом в качестве технологической базы используются отверстия коренных опор блока, благодаря чему обеспечивалось строгое соблюдение перпендикулярности оси отверстий цилиндров относительно оси коленчатого вала.
В расточенные отверстия гильзы устанавливались с натягом 0,07-0,08 мм таким образом, чтобы выборки на гильзах под противовесы коленчатого вала совпали с соответствующими выборками блока цилиндров.
После установки гильз производилось их растачивание в номинальный размер (с учетом припуска на хонингование 0,06-0,08 мм), подрезка торцов и заходной фаски.