Словарь
самородный металл; руда; литьё; изложница; кокиль; модельщик.
Главная сайта | В меню | Плавление материалов и отливка изделий
Глава 5. Технологии получения, обработки, преобразования и использования материалов
§ 5.1 Плавление материалов и отливка изделий
Технологии получения, обработки, преобразования и использования материалов
В современном производстве применяются конструкционные материалы, обладающие иными свойствами, чем применявшиеся ранее материалы. Это особо прочные сплавы, материалы для изготовления микросхем, хрупкие материалы, такие как кварц, рубин, алмаз, стекло. На пластины из германия и кремния, применяемые в радиоэлектронике, бывает необходимо наносить очень тонкие плёнки других материалов.
Более высокие требования предъявляются и к шероховатости поверхности деталей и изделий. Во многих случаях недопустимы даже микроскопические заусенцы и неровности. Детали и изделия современных технических устройств становятся очень сложными по форме, с полостями и отверстиями различной конфигурации. Традиционные технологии механической обработки материалов, литья уже не обеспечивают потребность производства.
Для решения подобных технологических задач в современном производстве широко применяются электрофизические, электрохимические, ультразвуковые и лучевые методы обработки материалов.
Вы узнаете:
• какими технологиями, кроме технологий резания, можно обрабатывать даже очень твёрдые или хрупкие материалы;
• воздействию каких технологий на производстве подвергаются жидкости и газы.
Вы научитесь:
• разбираться в видах и предназначении современных прогрессивных технологий обработки материалов;
• подбирать возможные для применения технологии в своих учебных или предпринимательских проектах;
• выполнять гравировку электроискровым методом, наносить гальванические покрытия на изделия.
Плавление материалов и отливка изделий
До какой температуры надо нагреть железную руду, чтобы она перешла в жидкое состояние; можно ли это сделать на газовой плите или в дровяной печи?
В природе очень мало самородных металлов, которые существуют в чистом виде. Это драгоценные металлы: золото, серебро, платина. В некоторых месторождениях находят чистую медь, ртуть, а в упавших на Землю метеоритах — железо и его сплавы (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Самородные металлы:
а — золото; б — серебро; в — платина; г — медь; д — ртуть; е — железо
а — золото; б — серебро; в — платина; г — медь; д — ртуть; е — железо
Самородных металлов недостаточно для организации какого-либо производства, за исключением ювелирного дела. Потребность в металлах заставила людей выплавлять их из руд.
Руда — это природное минеральное образование с таким содержанием металлов и полезных минералов, которое обеспечивает экономическую целесообразность их извлечения; вид полезных ископаемых, добываемых из Земли.
Руду расплавляют с помощью каменного угля (кокса), газа или мощной электрической дуги, примеси выгорают или отделяются от металла. Из расплавленного металла по технологии литья можно сразу получать готовые изделия или полуфабрикаты для дальнейшей обработки в последующем производстве.
Выплавкой можно получить не только металлы, но и такие материалы, как германий и кремний, используемые для производства полупроводников.
Полученный металл становится сырьём для производства желаемых материальных благ. Из него по технологии литья можно сразу получать готовые изделия или делать полуфабрикаты для дальнейшей обработки в последующем производстве.
Литьё — это технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом (литейным сплавом, пластмассой, некоторыми горными породами) и дальнейшей обработке полученных после затвердения предметов.
Литьё изделий из металлов или других материалов проводится либо в многократные (многоразовые) формы, либо в одноразовые формы. Многократные формы бывают металлические, графитовые или керамические огнеупорные.
Формы для литья подразделяются на изложницы, кокили и разовые формы.
Литьё в изложницу. Изложница — это форма для отливки металла для получения слитка (рис. 5.2, а). Слиток затем идёт в переплавку или в прокатку. Изложницы могут изготовляться из металла, глины, гипса, специальной формовочной земли на основе песка и специальной огнеупорной глины.
Рис. 5.2. Литье: а — в изложницы; б — в кокиль
Литьё в кокиль. Кокиль — разборная закрытая металлическая литейная форма. Форма внутренней полости кокиля повторяет форму будущего изделия.
Кокили изготавливают точением, фрезерованием, строганием металлических блоков. Такое литье применяют, если необходимо изготовить не менее 1000 отливок.
Кокиль может состоять из нескольких частей. После их соединения сверху остаётся небольшое отверстие для заливки расплавленного металла. Литьём в кокиль получают отливки из пластмасс, алюминия, меди, цинка, магния, олова и свинца (рис. 5.2, б). В кокиль отливают и кондитерские изделия, например известные многим с детства петушки.
Литьё в разовые формы. Такие формы применяют для изготовления изделий разных форм и размеров.
Наиболее часто формы для отливки изготовляют из кремнистого песка, глины и специальных связующих веществ, например жидкого стекла.
В форме по заранее изготовленной модели делается полость с коническим отверстием для заливки расплавленного материала (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Изготовление формы для отливки изделия
Литейная форма — это устройство для получения отливок. При изготовлении литейной формы вокруг модели помещается формовочный материал.
Литьё по выплавляемым моделям. Сначала из легкоплавких материалов изготавливают модель отливки и литниковой системы, запрессовывая или заливая их в пресс-формы. После извлечения из пресс-формы затвердевшую модель припаивают к литниковой системе, образуя модельный блок.
На поверхность модельного блока наносят несколько слоёв специального облицовочного покрытия, которое после сушки становится высокоогнеупорной керамической оболочкой. Далее, после выплавления модельного состава из оболочки, получают тонкостенную оболочку литейной формы отливки.
Полученную оболочку помещают в ящик (опоку) с сухим кварцевым песком, прокаливают и заливают расплавом.
Используя метод литья по выплавляемым моделям, можно получить:
• отливки, имеющие максимально приближенные размеры и форму, а также поверхность высокой чистоты;
• отливки из любых сплавов (в том числе не поддающихся ковке и штамповке) с минимальным припуском на обработку, что особенно важно для сплавов, труднообрабатываемых механической обработкой;
• конструкции, которые невыполнимы какими-либо другими методами обработки.
Методом литья по выплавляемым моделям изготовляют ювелирные изделия, корпуса и детали приборов, лопатки газовых турбин, режущий и хирургический инструмент и т. п.
Профессии и производство
Модели для отливок изготовляют мастера — модельщики по деревянным моделям, работающие в модельном цеху предприятия. Модельщики должны знать устройство деревообрабатывающего станка, основные приёмы токарных и фрезерных работ, общие понятия о свойствах наиболее распространённых пород дерева, назначение и условия применения режущих и контрольно-измерительных инструментов.
Профессия модельщика всегда очень востребована. По объёму знаний и полученным квалификационным навыкам эта профессия шире большинства других рабочих профессий. Она требует знаний инженера-конструктора.
На некоторых предприятиях для изготовления моделей используют не только древесину, но и пенопласт и другие материалы. В настоящее время модели для отливок изготовляют и с помощью ЗО-принтера.
Литьё по выплавляемым моделям является технологическим процессом, для реализации которого применяют цельные модели из легкоплавких материалов на основе парафина, полистирола и других полимеров. Модели вместе с элементами литниковой системы (система каналов и полостей для вливания металла в полости литейной формы) покрывают несколькими слоями жидкой формовочной смеси (огнеупорный и связующий материал) с предварительной просушкой каждого слоя. Затем модель выплавляют и получают тонкую пустотелую оболочку толщиной 1,5—4 мм. Литейную форму устанавливают в опоку (ящик) и засыпают снаружи песком для придания большей прочности. Затем оболочку прокаливают в печи при температуре 900— 1000 С и заливают металл (в горячую форму).
Механическая обработка заготовок сводится к минимуму или может быть полностью исключена.
Литейщик — это общее название группы профессий, занятых в литейном производстве. За последние годы в области литейного производства резко обозначился дефицит кадров. Сегодня молодых специалистов не хватает. Одну из специальностей литейщика можно получить непосредственно на производстве в процессе курсового обучения.
Проверьте себя:
1. Какие металлы получают из самородных залежей?
2. Что такое руда?
3. Что такое литьё в изложницу?
4. Что позволяет получить технология литья в кокиль?
5. Когда применяется литьё в разовые формы?
6. Зна ния каких учебных предметов понадобились вам на уроках технологии?
* Найдите в справочниках или в Интернете, по какой тех1юлогии на Руси отливали пушки во времена царя Ивана Грозного.
