Category: Блог

Сварочно — сборочное производство

Сварка считается одним из наиболее эффективных методов производства по металлопрокату. С ее помощью создаются и крупногабаритные сложные конструкции, и небольшие изделия, где требуется высокая точность проводимых манипуляций. Сварочные работы применяются достаточно широко. Их используются в таких сферах, как машиностроительная, транспортная, строительная. Обусловлен данный факт значительной экономией материала (в сравнении с заклепочными соединениями или болтовыми), а также высокой прочностью сварных конструкций, их доступной стоимостью.

Виды сварочных работ

Принято классифицировать сварочные работы в зависимости от состояния металла в зоне сварки. Первый класс – это по способу соединения свариваемых деталей конструкции (здесь сварка может осуществляться одним из двух методов: давлением или плавлением). Второй класс – по виду используемой энергии (здесь различают термический вид сварки, термомеханический и механический).

Сварка давлением обладает рядом преимущественных (перед плавлением) особенностей. Меньшее тепловое воздействие на металл (ниже температура нагрева). Соответственно, на материал не оказывается вредное воздействие, меняющее его свойства. А также на операцию требуется гораздо меньше энергетических затрат.

Есть и определенные «минусы» данного способа, ограничивающие его применение. Сюда можно отнести необходимость использования сложного оборудования, обеспечивающего большие сдавливающие силы для сжатия свариваемых деталей. Кроме того, в момент сваривания важно обеспечить максимальную чистоту поверхностей. Иначе нельзя будет гарантировать прочность соединения.

К сварке давлением относятся следующие виды:

  • Диффузионная;
  • Контактная;
  • Взрывом;
  • Трением;
  • Электрозвуком.

Сварка плавлением считается более универсальным способом. Для работы важно иметь мощный источник тепла, который будет обеспечивать локальный нагрев до расплавления свариваемых частей. Сложные сварочные агрегаты тут не нужны. В отличие от первого варианта, источник тепла подается к изделию (а не наоборот), это расширяет возможности, позволяя изготавливать крупногабаритные конструкции.

К сварке плавлением относятся:

  • Электрошлаковая;
  • Дуговая;
  • Лазерная;
  • Термитная;
  • Электронно-лучевая;
  • Газовая.

Сборочные работы

Сборка – это также технологический процесс, который входит в завершающий этап комплекса работ по механической обработке деталей. Сюда входят работы по соединению элементов в единую конструкцию.

Сборка осуществляется перед сварочными работами. Хотя, это настолько тесно связанные друг с другом операции, что проводятся они, как правило, в одном цехе. Для сборки применяются инструменты следующих видов: разметочные, мерительные, сборочные и инвентарные приспособления.

Сварные конструкции подразделяются на два типа: решетчатые и пространственные. Первые, это радиомачты, радиобашни. Вторые – опоры линий электропередач, легкие колонны, башни, мачты, и так далее. Для каждого из вышеперечисленных типов конструкций применяются этапы сборки, стыковки и непосредственно сварки.

Глубокое сверление

Сверлением называется механический процесс, целью которого является образование отверстий с помощью вращающихся инструментов. Отверстия принято классифицировать на обычные (глубиной не более 10 см) и глубокие (глубиной 10 см и более). При глубоком сверлении глубина отверстия может в 150 раз превышать его диаметр. Обычное сверление предполагает глубину не более чем 5 диаметров отверстия.

Отверстие, глубина которого равна десяти и более диаметрам обрабатываются с применением технологии глубокого сверления при помощи специализированного оборудования. Используется данная технология в разных производственных сферах: сталелитейной, ядерной энергетической, нефтегазовой, аэрокосмической, и так далее. Всегда наиважнейшими параметрами конечного результата являются высочайшее качество обработки, точность геометрическая и заданных размеров отверстия.

Еще один важный фактор, определяющий качество обработки отверстия, это формирование легко выводимой стружки и непосредственно ее эвакуация из готового отверстия. Для качественного результата глубокого сверления важно обеспечить дробление образуемой стружки. Тогда можно избежать ее пакетирования, и соответственно, повреждений обрабатываемой поверхности.

Глубокое сверление относится к разряду непрерывных процессов. А потому считается более производительным, качественным в сравнении с остальными технологическими способами.

Применяемые инструменты

Для получения глубоких отверстий используются специальные инструменты. Принято различать три разновидности технологичных систем:

  • Эжекторная (двуштанговая).
  • STS (одноштанговая).
  • Ружейные (трубчато-лопаточные) сверла.

В эжекторной системе применяются две трубки, представляющие собой конструкцию «одна внутри второй». Они присоединяются к сверлильной головке. Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) поступает внутрь сверла, подается в промежуток между штангами. Вымывается стружка через внутреннюю полость. Преимуществом данного метода является отсутствие требования высокого давления для смазки (в сравнении с одноштанговой технологией). Используется, как правило, для обработки средних партий.

Вторая система STS состоит из одной штанги, а жидкость подается через специальное устройство, которое расположено с торцовой части заготовки. СОЖ подается под высоким давлением, вымывая стружку, подобно эжекторной системе, через штангу. Благодаря этому стружка выходит быстро, не задерживаясь, не оставляя разрушительных следов на стенках отверстия. Сама же одноштанговая система считается более надежной.

STS-сверление используется для низкоуглеродистых и нержавеющих сталей, то есть с материалами, у которых тяжелое стружкодробление. Но поскольку для этого метода требуется специальное оборудование, наиболее выгодно и эффективно ее применять на крупносерийных производствах.

Применение пушечных (еще одно название) или ружейных сверл отличается способом вымывания стружки. Ее выход обеспечивается через наружную канавку V-образного типа, которой оснащено сверло. Трубчато-лопаточными сверлами оснащаются обрабатывающие центры. Главное условие для получения высокого качества обработки обеспечить нужное давление подачи СОЖ. При данном методе отпадает надобность проводить зенкерование и развертывание.

Станочное оборудование

Существуют разные типы станочного оборудования, глубокое сверление для которых является основным технологическим процессом. В большинстве это станки для производства отверстий в металлических вращающихся цилиндрах. При этом сам инструмент (сверло) просто перемещается с определенной подачей. Такой принцип действия схож с токарным. Данное оборудование позволяет выполнять механическую обработку с высокими показателями точности, и отличается оно производительностью среднего уровня. Правда, годится этот метод лишь для отверстий соосных оси заготовки.

Максимальной же точности изготовления отверстий, а также производительности труда позволяют достичь станки, где вращаются одновременно, но противоположно друг другу, и сверло, и заготовка. При необходимости обработки эксцентричных отверстий, а также тяжелых заготовок применяются агрегаты с вращающимся инструментом.

Станочное оборудование для глубокого сверления бывает разным: горизонтального или вертикального типов, вертлюжные, многошпиндельные. Некоторые из них могут выполнять дополнительные манипуляции, такие как растачивание отверстий.

Поскольку в процесс глубокого сверления обязательным считается подача СОЖ под давлением с определенным расходом, в системе обязательно должно быть налажено насосное оборудование: маслонасос или насос для перекачки вязких жидкостей. Расход жидкости, требуемое давление подачи смазочной жидкости оказывают непосредственное влияние на производительность оборудования.

Обработка металла (расточка, термическая)

Координатно-расточные работы

Для механической обработки металлов применяются самые разные технологии. Координатно-расточные работы – одна из их разновидностей, являющихся завершающим этапом этого вида обработки заготовок. Для качественного результата используют техники растачивания, сверления отверстий, фрезерования плоскостей деталей с разной степенью точности.

Классифицируются данного плана работы по двум типам: обработка горизонтально-расточная, вертикально-расточная. Выполняются они на отверстиях, полученных при литье. Целью расточных операций является расширение заданного отверстия, увеличение его размера и достижение определенного диаметра. Также при этом устраняется шероховатость поверхности заготовки.

Проведение работ на специализированных расточных станках, работающих на малых скоростях, дает возможность получить в результате высокоточные, до десятых долей миллиметра показатели.

Несмотря на схожесть координатно-расточных процессов со сверлением и фрезерованием, их главной особенностью являются возможности выполнять уникальные операции. К таковым относятся:

  • Высокоточная обработка в пазах;
  • Получение конических отверстий;
  • Фрезерование под различными углами.

А в качестве сопутствующих работ выступают: сверление отверстий, чистовое фрезерование торцов, разметка, проверка межцентровых и зенкерование отверстий.

Специальное станочное оборудование, применяемое во время координатно-расточных работ, обладает некоторыми преимуществами. Как правило, станки оборудованы поворотными столами, которые позволяют выполнять с высокой точностью:

  • Обработку отверстий, заданных в полярной системе координат;
  • Операции в наклонных поверхностях;
  • Перпендикулярные отверстия;
  • Проточки торцевых отверстий.

Наглядно и точно задавать координаты для выполнения определенных операций помогает дополнительная цифровая индикация на станках. Межцентровые расстояния могут задаваться с точностью до 0,004 мм в системе координат, а точность между осями составляет 0,006 мм.

Термическая металлообработка

Термообработка металлов – это технологический процесс, который является неотъемлемым этапом изготовления деталей из углеродистых и легированных сталей. Она всегда оказывает положительной влияние на эксплуатационные качества металла, соответственно, готового изделия. Применяется для получения повышенных параметров прочности, твердости, износоустойчивости, упругости, или напротив, мягкости, податливости.

Выделяют три основных вида термообработки:

  • Отжиг
  • Нормализация
  • Закалка.

Первый являет собой технологию высокотемпературной обработки металла. Сначала сплав разогревают до определенной высокой температуры, затем выдерживают некоторое время и предают медленному постепенному охлаждению. Целью отжига является выравнивание структуры металла, улучшение его свойств пластичности снятие напряжения.

Отжиг подразделяется на несколько типов: первого рода, диффузный, второго рода, полный и неполный, сфероидизирующий, изометрический, рекристализационный, светлый. Каждый из них позволяет добиться определенных структурных изменений в металле, доводя его до нужного состояния.

Нормализация является высокотемпературной обработкой металла. Сталь разогревают на 30-50 градусов выше температуры верхних критических точек АС3 или АСm. Затем изделие предают охлаждению, которое происходит медленно на открытом воздухе. Процесс нормализации преследует две цели: первая, это устранение наклепа, вторая — снятие внутреннего напряжения. Проводится нормализация в основном для углеродистых и низкоуглеродистых сталей. Итогом процесса является мелкозернистая структура металла.

Закалка нужна в случаях необходимости придания металлу твердости и прочности. В отличие от нормализации этап охлаждения происходит с высокой скоростью, в воде, масле или других жидкостях. Итог процесса – упрочненный материал неравновесной структуры.

Термическая обработка металлов обладает рядом положительных показателей. Среди основных можно выделить: повышение износостойкости изделий, снижение брака при изготовлении деталей, инструментов, экономия на новых изделиях за счет повышения показателей прочности сплава, используемого для изготовления деталей.

Часть I

Обработка металла (механическая, токарная, фрезерная и др)

Металлообработка – это технологический процесс, предполагающий воздействие на металлические изделия, сплавы. Основной целью разных видов воздействий является изменение размеров, форм, физико-механических характеристик, свойств изделий. В современной промышленности существует целый ряд самых разнообразных методов и технологий для обработки металлов. Все они применяются на производствах.

Механическая обработка

Данный вид обработки производится с целью изменения внешней формы, конфигурации, размеров изделия. Применяется она в случаях необходимости подгона готовой детали под заданные размеры. Используются при этом режущие инструменты, металлорежущие станки, метод сварки.

Итоговая деталь обладает идеальными формами, ровное поверхностью, нужными размерами, с точностью до миллиметров соответствующими чертежам.

Токарная обработка

Металлорезание включает в себя несколько разновидностей технологий. Одной из таковых является технология точения или токарная обработка. Производится она с применением специального инструмента – резца на токарном станке. Применяется точение для деталей цилиндрической, спиральной, винтовой формы. Обрабатываемая деталь закрепляется на станке, затем ей придается вращательный импульс, а для резака – поступательный. Таким образом, резец обтачивает заготовку в нужном направлении (вдоль или поперек).

Обработка фрезой

Фрезерование – также метод из разряда металлорезания, но в нем детали придается поступательный импульс, а режущему инструменту, фрезе, вращательный. Применяется данная технология, когда есть необходимость обработать горизонтальную, фасонную, наклонную или вертикальную поверхность, зубчатые колеса, сделать паз, канавку.

Особенностью процесса является прерывистость процесса резки каждым «зубом» фрезы.

Долбление

Долбление – еще один метод из разряда мехобработки металлов. Производится с помощью специального, так называемого долбежного станочного оборудования. Специальный резец в вертикальной плоскости осуществляет возвратно-поступательное движение. В горизонтальной плоскости происходит движение подачи детали.

Применяется этот способ с целью получения канавок, фасонных поверхностей небольшой высоты с большими поперечными размерами.

Сверление

Технология сверления позволяет получать сквозные или же глухие отверстия в заготовках. Этот способ также предполагает применение станочного оборудования. Увеличить отверстие в диаметре позволяет метод зенкерования. Для получения отверстий с высококачественной поверхностью и точными размерами используется технология развертывания. И последняя в этом разделе методика – зенкование, применяется с целью получить отверстия под полупотайные или потайные головки заклепок, болтов.

Шлифовка

Шлифование – это отделочно-доводочный процесс, относится к заключительному этапу механической обработки. Его цель: получение детали самых точных размеров. Применяются при этом шлифовальные абразивные круги или ленты с абразивным напылением – крупнозернистые и мелкозернистые. При этом поверхность детали улучшается, с нее удаляются мельчайшие дефекты, фактура становится ровной, гладкой.

Лазерная резка

Метод лазерной резки металлов является наиболее прогрессивным среди остальных методов механической обработки. Данная технология позволяет достигать ювелирной точности в размерах детали, высокой скорости обработки, минимизации отходов, исключает возможные недоработки, недостатки итоговых изделий. Готовая продукция (отводы, трубы, арматура, швелера) после лазерной обработки отличается высоким качеством, внешней безупречностью поверхностей.

Более того, поскольку при резке лазером металл нагревается значительно меньше, на выходе получается деталь более прочная, с высокими показателями стойкости в отношении к деформациям. Соответственно, полученное изделие будет служить в разы дольше. Для обработки металлических заготовок и конструкций именно лазерная технология считается идеальной.

Продолжение Часть II

Сферы применения и процесс производства поковок

Итак, стальные поковки – это специальные металлические заготовки, для изготовления которых используются технологии ковки или штамповки. При этом они получают форму и габариты требуемой детали.

Основной рынок сбыта стальных поковок – это автомобилестроительная сфера, предполагающая изготавливание разнообразных шестеренок, подшипниковых форм. Также пользуются спросом поковки в горнодобывающей, энергетической, атомной направлениях промышленности.

Металлические поковки, как правило, служат основой в процессе изготовления конвейерных станков, где требования к заготовкам крайне высоки, ведь их точный размер обеспечит эффективность производства.

Процесс изготовления поковок состоит из трех основных этапов:

  • Разрезка заготовок в соответствии с нужными размерами будущего изделия;
  • Начинается ковка и штамповка;
  • Приемка ОТК.

Технологический же процесс подготовки, предшествующий непосредственному изготовлению поковок, составляют целый комплекс работ:

  • Делается чертеж (эскиз) будущей заготовки;
  • Производятся расчеты: массы, размеров, способов выплавки;
  • Выбирается тип оборудования для того или иного вида поковок (пресс, молот), определяется технологическая схема;
  • Определяются операции ковки, просчитывается требуемое количество режимов, переходов, подбираются инструменты;
  • Производится расчет режимов: нагрева, охлаждения, температурных интервалов;
  • Определяются правила маркировки, приемки, размеры проб, схемы вырезки, методы, которые нужны для испытаний, для удаления дефектов с поверхности готовой поковки.

Разновидности инструментов

Набор инструментов, применяемых при ковке или штамповке поковок составляют достаточно большой ряд. Их даже принято классифицировать по технологическому типу применения. К основному инструментарию относятся вырезные бойки, плоские или фигурные, а также разные прикладные инструменты: кувалды, молотки, многотонные прессы. Ручной способ ковки повышает пластичность металла, но точность размеров, форм слитков значительно уступает штампованным изделиям.

Универсальные инструменты применяются при мелкосерийном или единичном поковочном производстве. Определенный инструментальный набор позволяет выпускать металлические заготовки разных конфигураций, габаритов. Применяются также универсальные ковочные машины: приводные пневматические молоты, ковочные паровоздушные молоты, ковочные гидравлические прессы. Последний тип оборудования нужен для изготовления крупногабаритных тяжелых слитков. Молоты же используются при выпуске небольших деталей, болванок, прутков. Существует также класс поддерживающих инструментов для ковки на молотах и прессах. К таковым относятся различного вида клещи, стойки, патроны.

Любой набор инструментов для ковки необходим для перемещения, удержания, захвата, измерения заготовок в текущем рабочем процессе. От оснащения производства зависит эффективность работы всего цеха и непосредственно качество выпускаемых заготовок.

Разновидности поковок

Существуют разные способы обработки металлов. Одним из них есть так называемая свободная ковка. Основополагающим процессом ковки является давление. Сам способ представляет собой комплекс определенных операций, чередующихся между собой. В процессе их проведения исходная заготовка видоизменяется. Это является результатом свободного растекания металла по сторонам, в перпендикулярном направлении движению инструмента, подвергающего заготовку деформации. Поэтому нередко можно услышать в обиходе название процесса – свободная ковка. Заготовки, получаемые в результате ковки, называются поковками.

Разновидности поковок

Поковки классифицируются на виды в зависимости от типа стали, применяемой для их изготовления.

Углеродистые – обладают высокой прочностью, применяются для конструкций из арматуры в строительстве, нефтехимической, металлургической сферах промышленности. Прессовые – производятся методом штамповки, применяются в машиностроении, горнодобывающей, прочих областях.

Молотовые – изготавливаются с помощью кувалд, молотов, таким поковкам свойственны улучшенные показатели гибкости и твердости. Нержавеющие – им свойственна однородность структуры, применяются в электропромышленности, судостроении, для турбин, валов, их масса исчисляется в тоннах.

Легированные – изделия дополняются веществами: хром, никель, марганец, кобальт, кремний, и так далее, соответственно, обладают повышенным уровнем твердости, стойкости в отношении коррозийных изменений. Инструментальные – тут применяется легированная или углеродистая сталь, поковки используются в сельском хозяйстве, в качестве комплектующих для техники и сельхозорудий.

Плюсы и минусы ковки

Данный процесс изготовления металлических заготовок обладает рядом преимущественных особенностей. К таковым можно отнести следующие факторы:

  • Металл поковок наделяется лучшими качественными свойствами, показателями, в сравнении с отливками.
  • Ковка дает возможность получить габаритные заготовки, что при других способах невозможно или не целесообразно.
  • Поскольку ковка поковок осуществляется по частям, для их изготовления достаточно применять оборудующие машины (прессы, молоты) относительно невысокой мощности.
  • Применяя универсальный инструменты, оборудование можно получить качественные поковки при минимальных затратах. Это для единичного и мелкосерийного производства является экономически выгодным предприятием.

Из весомых недостатков данного метода получения заготовок можно отметить достаточно низкую производительность, а также высокий расход металла, особую трудоемкую механическую обработку, требуемую ввиду больших напусков и припусков на поковках.

Литье в песчаные формы

Данный способ литья состоит из целого ряда рабочих этапов. Чтобы понять их суть, следует вначале разобраться с терминологическими понятиями, без которых невозможно обойтись на производстве.

Итак, независимо от выбранного в том или ином случае способа литья для получения отливок нужны специальные литейные формы, полость которых будет соответствовать конфигурации требуемой детали или, как ее называют — модели.

Модель – это металлическая или деревянная деталь с конфигурацией внешней поверхности отливки. А для формирования внутренней поверхности применяется литейный стержень. Его устанавливают внутри формы. Он является составляющим элементом формы. Изготавливается из специальной стержневой смеси, в состав которой входят песок, связующие материалы.

Жидкий металл заливается в пространство, образуемое между стержнем и полостью формы. После затвердения металла получается отливка с отверстиями, полостями, или другим сложным контуром внутри.

Формы: технология изготовления

Литейная форма – это производственный инструмент, рабочая полость которого при заливке в нее жидкого металла формирует отливку заданной заранее конфигурации. Для изготовления таких форм берутся специальные формовочные смеси. Их составляющие, это песок, глина, вода, связующие материалы.

Изготавливаются литейные формы в несколько этапов. На модельную плиту устанавливается опока, сверху на нее – наполненная рамка, по высоте равной степени уплотнения формовочной смеси в форме. Затем из бункера опока и рамка наполняются формовочной смесью. Там ее уплотняют (применяются для этого разные способы: ручной, машинный: прессование, встряхивание, пескострельным автоматом) и извлекают из нее модель. Результатом данных манипуляций является литейная форма.

Смеси: формовочные и стержневые

Формовочная смесь представляет собой многокомпонентный формовочный материал, соответствующий по своему составу всем условиям и требованиям технологического процесса изготовления неметаллических литейных форм. Он, этот материал, засыпается в так называемые литейные опоки. Из них и получают как результат отпечатки моделей.

Опока литейная – тоже инструмент производства, помогающий удерживать формовочную смесь в процессе изготовления, транспортировки и заливке расплавленным металлом литейной формы.

Как было упомянуто выше, формовочные и стержневые смеси состоят из ряда компонентов (песок, глина, связующие материалы), обладающие определенными свойствами. Их добыча ведется в заранее исследованных карьерах. Главными требованиями, которым должны соответствовать готовые смеси, это хорошая пластичность, текучесть, газопроницаемость, высокая прочность, противопригарность.

Последнее свойство для изготовления стальных отливок должно соответствовать самым высоким показателям. Потому для усиления противопригарности обычная глина заменяется огнеупорной. Для изготовления крупногабаритных слитков в формовочную смесь обязательно добавляется хромистый железняк.

Стержни: применение, изготовление

Стержень литейный необходим для формирования внутренней поверхности отливки. Для их изготовления применяются специальные смеси. При этом смесь предается уплотнению в стержневом ящике (проделывается это вручную или с помощью спецтехники). Сложные по конфигурации, объемные стержни изготавливаются отдельными частями, которые впоследствии склеиваются, собираются в узлы, устанавливаются в форму.

Для усиления показателей прочности и газопроницаемости стержни предают сушке в специальных сушилках непрерывного действия. При определенных температурах (от 150 до 300 градусов) в процессе сушки связующие материалы в составе смеси спекаются, окисляются или же, благодаря внутренним химическим реакциям, в них склеиваются друг с другом частички песка.

Процесс литья в песчаные формы

Литье данного типа – процесс многоступенчатый. Сначала делают формы, стержни, затем их собирают и заливают сплавом. Последний этап – выбивка отливок из форм, их очистка, обрубка.

Обрубку проводят с помощью пневматических молотков и зубил, а для удаления заливов используют воздушно-дуговую резку. Последующая очистка своей целью имеет удаление с поверхности отливки пригаров (состоящих из остатков смеси). Этот этап производится в дробеметной камере.

Пригары могут возникать на поверхности слитков из-за проникновения жидкого металла в форменные поры. Чтобы исключить дефект данного плана, полость формы покрывают специальной противопригарной краской. А для того, чтобы избежать возникновения газовых раковин, являющихся следствием интенсивного газообразования, на верхних и нижних полуформах делаются, так называемые, вентиляционные каналы.

После очистки слитки поступают на механическую обработку в цех, и уже в готовом чистом виде — на склад.

Способы розлива стали

Разливка стали относится к разряду процессов сложных, ответственных, влияющим непосредственно на качество металла. От него в прямой зависимости находятся следующие характеристики стали: количество инородных включений, химическая неоднородность, газонасыщенность, структура, качество поверхности заготовок. Дело в том, что во время разливки в металле происходят различные физико-химические реакции. Они, собственно, и определяют итоговое его качество.

Разливка может осуществляться одним из трех существующих способов:

  • Так называемым «дождевым» или в изложницы сверху;
  • «Сифонным» или снизу в формы без дна;
  • Непрерывным литьем в водоохлаждаемые кристаллизаторы.

Способ непрерывной разливки (последний), ввиду целого ряда преимущественных особенностей его перед литьем в изложницы, применяется чаще в сталелитейном производстве.

Способ «дождевой» разливки

Для данного метода используются обычные углеродистые стали. Расплавленный металл при дождевой разливке подается в форму непосредственно из ковша. К достоинствам данного метода относятся простота подготовки оборудования к процессу, более низкая температура стали, нежели при методе заливки снизу, исключение расхода материала на литники.

Данный способ имеет также один, но весомый недостаток. В процессе разливки сталь подается в форму с большой высоты. При этом образуются брызги, попадающие на стенки изложниц и быстро там застывающие. Они, эти брызги в значительной степени осложняют процессы последующей механической обработки отливок, ухудшая их поверхность путем образования на ней окисных пленов. Даже прокатка не сливает эти плены с «телом» отливки, а потому встает необходимость специальной зачистки поверхности, являющей собой весьма трудоемкую операцию.

Разливка снизу

Для разливки снизу берутся легированные и высоколегированные стали. Сифонная разливка предполагает заполнение жидкой сталью одновременно нескольких изложниц. Цифра колеблется в рамках от четырех до шестидесяти штук. Метод этот базируется на принципе сообщающихся сосудов. Все формы устанавливаются на специальном поддоне с центровым литником, куда и поступает расплавленный металл. Заполняются формы через каналы снизу. При этом обеспечивается плавное, без разбрызгивания, заполнение форм, что позволяет получать отливки с чистой поверхностью.

Кроме того, явным достоинством данного способа является значительное сокращение продолжительности разливки, ведь заполнять большим количеством металла можно одновременно несколько мелких форменных полостей.

Но свои минусы есть и тут. При сифонной подаче стали повышается трудоемкость подготовительного процесса, увеличивается расход огнеупоров, металла на литники, появляется необходимость разогрева металла до более высоких температур, поскольку при протекании по каналам сталь быстро охлаждается.

Непрерывное литье

Это более прогрессивный метод. Процесс выглядит так: в водоохлаждаемый кристаллизатор, в котором отсутствует дно, непрерывно поступает расплавленная сталь. Слиток, с затвердевшей периферийной частью и жидкой сердцевиной вытягивается из нижнего отверстия формы. Затем он проходит сквозь зону вторичного охлаждения, где полностью затвердевает и подается для разрезания газовым резаком, делящим его на заготовки необходимой длины.

Процесс продолжается до опустошения разливочного ковша. Перед началом заливки в кристаллизатор вводится затравка, такое дно в форме ласточкиного хвоста. Она вытягивается из формы вместе с отливкой.

Данный способ позволяет получать слитки плотной мелкозернистой структуры, без усадочных раковин, с качественной поверхностью. Эти свойства отливки приобретают благодаря направленному процессу затвердевания и непрерывного питания во время усадки. На выходе практически нет брака. Количество годных изделий достигает 98% от массы разливаемого металла.

Установки непрерывной разливки стали (УНРС) оснащаются кристаллизаторами, которых может быть от двух до восьми штук. Это позволяет делать несколько слитков одновременно, что также положительно сказывается на скорости получения высококачественного результата.

Отливки: особенности производства

Производством отливок или литых деталей занимаются литейные цеха. Продукция эта пользуется широким спросом в современном обществе, причем совершенно в разных сферах жизнедеятельности человека. Литье – наиболее дешевый и простой способ получения заготовок или готовых деталей, обладающих сложными геометрическими формами. С его помощью изготавливают отливки массой от нескольких грамм до 300 тонн, размером от нескольких сантиметров до двух десятком метров.

Сам технологический процесс проходит поэтапно:

  • Сначала изготавливается литейная форма по модели;
  • Затем изготавливаются стержни (круглые глиняные прутки, для формирования в отливках внутренних отверстий);
  • Расплавляется металл и заливается в форменную полость;
  • После кристаллизации осуществляется выбивка слитка из формы;
  • Обрубка прибылей, литниковой системы;
  • В завершении процесса деталь при необходимости передается на обработку (механическую, лазерную, термическую, прочие).

Основной задачей любого литейного производства считается получение отливок, максимально приближенных по форме и размерам к параметрам требуемого изделия, детали. При этом последний технологический этап (обработка) не должна выходить за рамки процессов очистки и шлифовки.

Материалы отливок

Основная масса всех отливок для машиностроения и крупногабаритного оборудования изготавливается из стали. Перед литейным производством ставится задача выбора сплава с учетом его свойств и стоимости.

Сталь (представляет собой железо-углеродный сплав) идеально подходит для изготовления деталей сложных форм, к которым впоследствии предъявляются жесткие требования эксплуатации – прочность, ударная вязкость, и так далее. Тут могут быть использованы три вида литейной стали:

  • конструкционная,
  • инструментальная,
  • со специальными свойствами.

Первый вид идет на производство деталей, предназначенные для механических нагрузок (статического характера, динамического или вибрационного). Такие стали классифицируют по их составу (класс углеродистых и класс легированных сталей) и структурным особенностям (класс ферритно-перлитных и класс перлитных сталей).

Второй вид идеально подходит для литья различных инструментов режущего, штамповочного, мерительного характера. Классифицируются металлы в зависимости от их химического состава. Так выделяют три класса: среднеуглеродистая, высокоуглеродистая и легированная сталь перлитного, мартенситного и карбидного типа.

Третий вид сталей, обладающих повышенными свойствами стойкости в отношении коррозии, жара, кислотоупорности, износостойкости, используются для изделий, применяемых в условиях воздействия разных сред, нагрузок, температурных режимов. Подразделяются данные виды стали на два класса – ферритный и аустенитный.

Процессы и оборудование

Расплавлению сталь предают в специальных плавильных печах. Оттуда она в жидком состоянии поступает в так называемый разливочный ковш, применяемый для разлива металла в изложницы или кристаллизаторы установок. Там происходит затвердение металла, который принимает нужную форму детали, передаваемую впоследствии на обработку.

Сталеразливочный ковш оснащен огнеупорным кожухом с выложенным внутри огнеупорным кирпичом, дном в виде керамического стакана с открывающимся отверстием для выливания через него металла. Закрытие-открытие отверстия осуществляется либо вручную, либо при помощи гидравлического привода, управляемым дистанционно.

Подбирается ковш по емкости (от 5 до 260 т), учитывая объем печи и слой шлака, достигающий обычно 100-200 мм. Крупные агрегаты предполагают использование ковшей больших емкостей, в пределах 350-480 т.

Изложницы – это чугунные отливочные формы. Их конфигурация напрямую зависит от вида используемой для отливки стали, а размер – от массы слитка. Кипящую сталь заливают в изложницы с расширенным низом, спокойную сталь – с расширенным верхом.

Для производства экономически выгодным считается изготовление массивных отливок, поскольку при этом значительно сокращаются трудозатраты, потеря металла, продолжительность разливки, а также снижаются затраты на огнеупоры.

Литейное производство: задачи и технологии

Литейное производство занимается выпуском так называемых фасонных заготовок и относится к такой промышленной отрасти как машиностроение. Литейный процесс – это заливание жидкого (расплавленного) металла в формовочную полость, повторяющую полностью контуры требуемой для получения детали. В процессе остывания металл затвердевает. После освобождения его из формы выходит готовое изделие, подлежащее дальнейшей несложной механической обработке. Такие заготовки получили название отливки.

Сегодня большинство всех деталей, предназначенных для промышленных оборудующих устройств, агрегатов, машин, сложных механизмов, изготавливаются именно путем литья. Таким образом получают блоки, цилиндры, поршни для двигателей внутреннего сгорания, рабочие колеса насосов, лопасти газовых турбин, станочные станины, прочие комплектующие.

Производственные задачи

Главной целью производственного литейного процесса является изготовление отливок, которые будут полностью совпадать по габаритам, конфигурации конечного изделия. Для этого применяется специальное литейное оснащение – формы. От конструктивных особенностей таких форм, в целом их качества напрямую зависит как результат, так и трудозатраты на производство деталей.

К литейным формам предъявляется целый ряд достаточно жестких требований. Например, они должны быть максимально прочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки, пластичные, огнеупорные, непригораемые, газопроницаемые.

Литейные формы классифицируются в зависимости от материала их изготовления, кратности использования, степени участия в производственном процессе. Так согласно первой классификации, формы бывают песчаными, металлическими, и так далее. Второй – одноразовые и многократные (могут выдерживать до тысячи заливок). Третьей – основные (формообразующие) и вспомогательные (универсальные).

Для достижения поставленных перед производством целей именно качество каждой литейной формы играет наиважнейшую роль.

Технология производства

Для получения литейных форм, отвечающим всем вышеперечисленным требованиям, как правило, берутся такие металлы, как ковкий или серый чугун, углеродистая и легированная сталь. Бронза, латунь, силумин также используются для изготовления форм, но гораздо реже.

Применяемая на производстве технология состоит из нескольких этапов:

  • Изготовление литейной формы;
  • Плавка металла и заполнение им полученной формы;
  • Затвердевание в форме металла, охлаждение отливки;
  • Извлечение ее из формы, путем разрушения (при использовании одноразовой формы) или раскрытия (многоразовой);
  • Снятие прибылей (массивных приливов, которые затвердевают самыми последними, предотвращают образование в отливке усадочных раковин), удаление литниковой системы с отливки;
  • Очистка поверхности детали (если требуется).

Затем полученную отливку предают термической обработке (при наличии таковых требований в чертежах, техзадании) и отправляют на механическую обработку, где конечной детали задают необходимые размеры, доводят поверхность до нужной чистоты.

Данная технология позволяет получать металлические изделия самых сложных форм. При этом детали отвечают всем установленным стандартам качества, обладают высокими эксплуатационными показателями, характеристиками, не требуют дальнейшей сложной механической обработки.

Существует несколько способов заполнения литейной формы горячим сплавом: под воздействием высокого или низкого избыточного давления, гравитационных или центробежных сил, прочие. Сфера их применения напрямую зависит от типа самого производства: серийное, массовое, единичное.

Области применения литых деталей

Литейное производство предполагает выпуск изделий из тугоплавких металлов. Именно такие требуются для применения в следующих промышленных сферах: авиастроении, ракетостроении, приборостроении, машиностроении, судостроении, радиоэлектроники, атомной энергетики. Химическая же промышленность использует исключительно детали из жаропрочных и стойких в отношении коррозии сплавов.