Metalli valamise meetodid. Valamine kaasaegses tootmises. Valamismeetodi peamised puudused koorevormides

Inimene on erinevate toodete valmistamiseks kasutanud juba aastaid sulametalli võimet täita õõnsusi.

Tänapäeval on erinevaid metalli valamise meetodid, mis erinevad üksteisest tehnoloogia poolest, kuna iga materjali jaoks tuleb luua teatud tingimused, et see saaks täita kõik eelnevalt ettevalmistatud vormi õõnsused. Selle põhjuseks on metallide erinev voolavus – parameeter, mis iseloomustab sulatise võimet kiiresti levida.

Mõelgem üksikasjalikult, milliseid metallide valamise meetodeid kasutatakse praegu tööstuses ja milliseid osi või toorikuid saab nende abiga hankida.

Kõige populaarsemad metallivalu meetodid:

• maasse valamine;


• Survevalu;


• tsentrifugaalvalu;


• elektriräbu valamine;


• survevalu;


• Staatiline täitmine.

Et mõista, millised on iga meetodi omadused, tutvume nende tehnoloogiatega.

Metallide valamine maasse

See protsess on olnud kuulus iidsetest aegadest, tänapäeval kasutatakse seda peamiselt üksikute valandite valmistamiseks.

Metalli maasse valamise tehnoloogia kõige olulisem eelis on selle madal hind ja puuduseks kõrge töömahukus.

Protsess algab sellest, et spetsiaalses töökojas valmistatakse tulevase valamise mudel, selleks kasutatakse puitu ja muid materjale.

Seejärel valmistatakse vormiliiv, see sisaldab mulda ja muid lisandeid. Pärast seda valmistatakse vorm, millesse sulatis valatakse.

Pärast jahutamist eemaldatakse toorik vormist ja saadetakse edasiseks töötlemiseks, see puhastatakse liivapritsiga või poleeritakse, et vormimispinna jäägid täielikult eemaldada.

Seda tüüpi valamiseks sobib kõige paremini malm, kuna sellel on suurepärane voolavus ja kasutatakse ka muid metalle.

Metalli valamine jahutusvormis

See valamismeetod seisneb selles, et enne protsessi alustamist ühendatakse vorm (laastvorm), mis koosneb kahest osast, millest üks sisaldab südamikku.

Vormi valatakse vedel metall, kus see kiiresti jahtub ja mõne minuti pärast saadakse valmis valu, mille saab eemaldada.

Selle meetodi puhul kasutatakse ka ainult neid materjale, millel on hea voolavus, samas kui survevalu sobib muudele tüüpidele.

Survevalu

Vormi täitmine metalliga toimub sel juhul õhu või kolvi kõrge rõhu all. Surve rakendamine aitab materjalil võtta isegi kõige keerulisema kuju, täita selle peenemad sooned ja korrata kõiki painutusi.

Sellised metallivalu meetodid nõuavad eriti tugevaid vorme, mis on valmistatud terasest.

tsentrifugaalvalu

Selle valumeetodi jaoks kasutatakse liiva- või metallvorme. Omapära seisneb selles, et need pöörlevad protsessi käigus ümber telje vertikaalselt või horisontaalselt.

Sulatus valatakse vormi ja täidab selle perifeeria tsentrifugaaljõudude toimel, seejärel tahkub.

See meetod on kõige otstarbekam torude, rõngaste jms elementide tootmiseks.

Elektrolagu valamine

Seda tüüpi valu jaoks mõeldud vedel metall saadakse elektriräbu ümbersulatamise teel.

Vormina kasutatakse vesijahutusega vaskvormi, millesse siseneb metall peale sulamist, ilma õhuga kokku puutumata.

Metalli staatiline valamine

See on lihtsaim meetod, mille puhul sulatis valatakse fikseeritud vormi, kuni see on täielikult täidetud. Seejärel see külmub ja eemaldatakse.

Seda tüüpi metallivalu meetodid võimaldavad valmistada kõige lihtsama vormiga valandeid.

Metallivalu tehnoloogia eelised ja puudused

Metalltoodete valmistamisel valamise teel on oma eelised ja puudused.

Eelised hõlmavad ka tehnoloogia suhtelist lihtsust ja kõrget jõudlust hea kvaliteet saanud castingud.

Ilmsed puudused on: vajadus kasutada spetsiaalseid sulatusahjusid, protsesside kõrge energiaintensiivsus, võimatus rakendada meetodit teatud tüüpi metallidele.

Sellest hoolimata paljud tööstusettevõtted kasutada tehnoloogiat mitmesuguste osade tootmiseks.

Lisaks on viimasel ajal ilmunud tehnoloogiad, mis võimaldavad kõiki protsesse võimalikult palju automatiseerida, mis on muutnud need vähem töömahukaks.

Metallivalu seadmete ja tehnoloogiate esitlus spetsialiseeritud näitusel

See toimub kevadel Expocentre'i messiväljakul.

Rahvusvahelisel klassiüritusel esinevad eksponendid üle maailma uusimad meetodid metallivalu ja muid töötlemistehnoloogiaid, demonstreerib seadmeid ja tööriistu ning tutvustab külalistele oma uusimaid arenguid.

E-piletid saad tellida juba praegu, et mitte jääda ilma aasta tähtsaimast metallitöösündmusest.

Valandite masstootmise areng on toonud kaasa tuntud valumeetodite täiustamise ja uute spetsiaalsete valumeetodite väljatöötamise. Valukoda seisab silmitsi ülesandega saada valandid, mille kuju ja mõõtmed on maksimaalselt lähendatud valmis detaili kujule ja mõõtmetele, samas kui kõige aeganõudvam töötlemisoperatsioon peaks piirduma ainult viimistlemise ja lihvimisega. Seda on võimalik saavutada spetsiaalsete täpsemate valumeetodite täiustamise ja kasutuselevõtuga, nagu survevalu, survevalu, tsentrifugaalvalu, investeerimisvalu, koorevalu jne.

Täppisvalandite valmistamisel ühekordsetes vormides kaob või väheneb valandite töötlemine. Sellised valumeetodid hõlmavad valu kestavormidesse, investeerimisvalu, krohvi- ja klaasvormidesse valamist, vahtpolüstüreenmudelitesse valamist.

Poolpüsivates vormides (šamotist, metallkeraamikast, grafiidist) ilma nende hävitamiseta on võimalik saada mitukümmend ja isegi sadu valandeid.

Metallvormis saab valmistada mitu tuhat valandit, mille mõõtmed on väga täpsed. Metallivalu hõlmab survevalu, tsentrifugaalvalu, survevalu ja teised

5.1.1. Valamine liivavormidesse.

Keerulise kujuga suurte detailide valmistamiseks, väikesemahulises ja üheosalises tootmises kasutatakse liivavalu. Joonisel 4.1 on näide valandi, klapikorpuse, liivavormi valmistamise järjekorrast. Vastavalt detaili joonisele töötatakse välja valandi joonis Joonis 1a. Mudelipoes valmistatakse mudel puidust või metallist, mis koosneb kahest või enamast osast, olenevalt sellest disainifunktsioonid osad, mis tagavad selle väljatõmbamise vormiliivast. Mudel imiteerib detaili väliskontuure ja varda pesasid (tähised 1), millega varras vormis fikseeritakse. Vormitöökojas paigaldatakse mudeli plaadile üks pool mudelist, millele alumine kinnitatud. kolb 4 vormi.

Kolb on ristkülikukujuline karp ja on vormi osa. Kolb, mille sees on mudel, kaetakse vormiliivaga ja tihendatakse. Eemaldan kolvi plaadilt, keeran selle üle 180 0 Joon.5.1.c ja paigaldan mudeli teise poole koos väravasüsteemiga 2, samuti ülemise kolvi 3. Ülemine kolb 3,

Joon.5.1 Valage vormiliiv ja tihendage see.

Südamikukarbis joonis 5.1g on valmistatud varras Joonis 5.1d, mis imiteerib valatud tooriku sisemist õõnsust ja kuju

märk, st. selle fikseerimise koht vormis. Materjalina kasutatakse südamiku segu, millest südamik moodustatakse.

Ülemine kolb eemaldatakse, osa mudel ja väravasüsteem eemaldatakse mõlemalt vormi poolelt, püüdes mitte rikkuda vormitud segu terviklikkust. Varras 6 joonis.5.1.e paigaldatakse vormi alumisse poolde ja suletakse vormi ülemise poolega. Ülemise ja alumise vormi südamiku ja liiva vahele tekkinud õõnsus täidetakse läbi väravasüsteemi sulametalliga.

Joon.5.2

Pärast metalli kõvenemist võetakse vorm lahti ja valand eemaldatakse. Valatud toorik puhastatakse vormiliivast, koputatakse välja vardad, lõigatakse ära ja puhastatakse harud. Vorm võib koosneda kahest või enamast kolvist. Joonisel 5.2. on näidatud valurihmaratta tooriku saamiseks kasutatavad vormid. Osa väliskontuuride moodustamine toimub järgmises järjestuses.

Töödeldava detaili alumise osa vormimine toimub alumises kolvis 3, mis

paigaldatud mudelplaadile. Mudelplaadile on kinnitatud mudel, mis imiteerib valamist kuni kolvi jaotustasandini. Kolvile paigaldatakse täiteraam ja kolb täidetakse vormiliivaga. Vormiliiv tihendatakse pressimise, raputamise või spetsiaalsete masinate abil, liivaviskamise või liivapritsiga.

Pärast vormimist eemaldatakse kolb ettevaatlikult mudeliplaadilt ja keeratakse 180 0 ümber. Mudel peab olema sellise kujuga, et mudeli kolbist väljavõtmisel vormiliiv ei häviks, s.t. tehakse vajalikud mahaarvamised. Paigaldage muhvi 4, tõusutoru 6, mõhk 5 joonis 5.2.a mudel ja moodustage ülemine poolvorm.

Pärast vormiliiva tihendamist eemaldatakse ülemine poolvorm, sellelt eemaldatakse tõusutoru mudel, punn ja alumiselt valandi mudel. Enne poolvormide kokkupanemist paigaldatakse vardad 1 ja 2, mis moodustavad keskse ava ja rõngakujulise süvendi valusse. Vardad on valmistatud spetsiaalsetest vormimismassidest, mis tagavad suurema gaasi läbilaskvuse, tugevuse, mittenakkuvuse.

Üksiktootmises saab sama detaili valmistada kolmes kolvis, mille eraldustasandid kulgevad piki rihmaratta otspindu. Selle vormimisega on välistatud ühe varda 2 valmistamine. Hülsi 4 mudel ja äärik 8 on tehtud eemaldatavateks, et neid saaks kolvi lahtivõtmise ja mudeli väljatõmbamise käigus vormiliivast eemaldada. Keskmine kolb 10 moodustab rihmaratta rõngakujulise süvendi.

5.1.2. Valamine metallvormidesse.

Metallvormidesse valamisel (chill) on eelised liivvormidesse valamise ees: vähenevad valuprotsessi maksumus ja valutooriku töötlemise töömahukus; tõusmas mehaanilised omadused sulamid ja tööviljakus. Seda meetodit kasutatakse peamiselt

seeriatootmine ja suuremahuline tootmine. puuduseks seda meetodit on metallvormi valmistamise kõrge töömahukus.

Joonisel 5.3 on kujutatud kahest poolest (1 ja 4) koosneva vormi konstruktsioon. Tööõõnsus (10) imiteerib valatud tooriku väliskontuure ja liivasüdamikud (5) sisemisi õõnsusi ja auke.

Sarnaselt, nagu liivavormides, on vormis gaaside eemaldamiseks kanalid väravasüsteemi (8) jaoks, õhutusavad. Vormi kahe poole koordineerimiseks üksteise suhtes paigaldatakse tihvtid (15 ja 3), mis sisenevad vormi teise poole juhtavadesse. Saadud valatud toorik lükatakse vormist välja Joon.5.3 tõukurid läbi aukude (9). Töölaual on jahutusvorm fikseeritud loodetega (7). Vorm peab vastu suuremale hulgale täidistele, olenevalt valatava sulami temperatuurist. Valandi kujundus peab olema suhteliselt lihtne vorm, mis võimaldab pärast valatud tooriku metalli kõvenemist eraldada kaks vormipoolt. Vastasel juhul on vaja vormis ette näha koht täiendavate liivasüdamike paigaldamiseks, mis moodustavad keeruka pinna.

5.1.3. . Investeeringute casting.

See meetod võimaldab saada valandeid ühekordsete mustrite järgi (sulatatud, läbipõlenud, lahustuvad) mitmekihilistes, ühes tükis, tulekindlates vormides. Selle meetodiga saadud osad ei pruugi vajada hilisemat töötlemist, neil on väga keeruline konfiguratsioon ja kõrge pinnakvaliteet. Meetod on üsna aeganõudev ja seda on soovitav kasutada keeruka ja aeganõudva töötlusega detailide valmistamisel, kui kasutatakse raskesti töödeldavaid materjale. Meetodi olemus on järgmine. Valujoonise joonise Fig.5.4a järgi mudeli saamiseks valmistatakse metall- või plastvorm Joonis 5.4.b, reeglina eemaldatav, kanalitega väravasüsteemi jaoks. Ahjus sulatatud, joonis 5.4, valatakse madalal temperatuuril sulav sulam, mis koosneb 50% parafiinist ja 50% steariinist. hallitus Joonis 5.4 d .

Joon.5.4.

Karastatud mudel Joonis 4.4.e eemaldatakse vormist ja pannakse kokku plokiks Joonis 5.4e, mis koosneb mitmest mudelist, mis on ühendatud ühise väravasüsteemiga.

Kokkupandud plokk kastetakse tulekindlasse suspensiooni, puistatakse üle kuiva liivaga ja kuivatatakse õhu käes.

Toimingut korratakse mitu korda, kuni saadakse 5-8 mm paksune vorm. Joon.5.4.g. Saadud plokist parafiini mudel sulatatakse kuuma õhuga temperatuuril 120-150 0 C, auru või kuuma veega. Sel viisil saadud vorm kaltsineeritakse, samal ajal kui see muutub vastupidavaks keraamiliseks kestaks. Joonisel 5.4. esitatakse vormi valmistamise tehnoloogiline järjekord.

Vorm valatakse sulametalliga Joon.5.4.z ja pärast valandi kõvenemist lüüakse see vormist välja, hävitades keraamilise kesta. Keraamilise vormi täielikuks puhastamiseks töödeldakse valandeid leeliselise lahusega ja pestakse kuumas vees.

Viimastel aastatel sisse valukoda Kõikjal võetakse kasutusele spetsiaalsed valumeetodid, millel on mitmeid eeliseid võrreldes traditsiooniliste ühekordsetesse liiv-savi vormidesse valamisega. Erimeetoditega saadud valandite osakaal kasvab pidevalt.

Spetsiaalsed meetodid hõlmavad valu: a) püsivatesse metallvormidesse (jahutusvorm), b) tsentrifugaalvormidesse, c) rõhu all, d) õhukeseseinalistesse ühekordsetesse vormidesse, e) investeerimismudelite abil, f) ajukoore või kestaga, g ) elektriräbu valamine.

Spetsiaalsed valumeetodid võimaldavad saada täpsemate mõõtudega ja hea pinnakvaliteediga valandeid, mis aitab vähendada metallikulu ja töötlemise töömahukust; parandada valandite mehaanilisi omadusi ja vähendada abielust tulenevaid kadusid; oluliselt vähendada või kaotada vormimaterjalide tarbimist; vähendada tootmispinda; parandada sanitaar- ja hügieenitingimusi ning tõsta tööviljakust.

Enamikku spetsiaalsete valumeetoditega toiminguid saab hõlpsasti mehhaniseerida ja automatiseerida.

Ühekordselt kasutatavates liiv-savi vormides valandi ühe või teise erimeetodiga asendamise majanduslik otstarbekus sõltub tootmismahust, valandite kujust ja suurusest, kasutatavatest valusulamitest jne. See määratakse kindlaks kõigi uue tehnoloogilise protsessiga seotud kulude põhjaliku tehnilise ja majandusliku analüüsi põhjal.

Üks levinumaid on vormi valamine. Jahutusvorm on tahke või lõhestatud metallist vorm, mis on valmistatud malmist või terasest.

Jahutusvormid on ette nähtud suure hulga identsete valandite valmistamiseks värvilistest metallidest või raua-süsiniku sulamitest. Vormide vastupidavus sõltub valu materjalist ja mõõtmetest ning vormist endast, samuti selle töörežiimile vastavusest. Ligikaudu malmvormide vastupidavus on 200 000 tina-plii, 150 000 tsinki, 50 000 alumiiniumi või 100 500 raudvalu. Jahutusvorme on otstarbekas kasutada nii mass- kui ka seeriatootmises (valandite partiiga vähemalt 300 500 tk).

Enne metalli valamist kuumutatakse vormid temperatuurini 100-300 °C, sulametalliga kokkupuutuvad tööpinnad kaetakse kaitsekatetega. Kattekiht pikendab vormi kasutusiga, hoiab ära metalli keevitamise vormi seinte külge ja hõlbustab valandite väljavõtmist. Kuumutamine kaitseb vormi pragunemise eest ja hõlbustab vormi metalliga täitmist. Töötamise ajal säilib vormi vajalik temperatuur tänu valatud metallist vabanevale soojusele. Pärast kõvenemist eemaldatakse valas loksutades või ejektori abil.

Survevalu võimaldab vähendada püstikute ja püstikute metallikulu, saada suurema täpsuse ja pinnaviimistlusega valandeid ning parandada nende füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi. Sellel valumeetodil on aga ka puudusi. Metalli kiire jahutamine raskendab keeruka kujuga õhukeseseinaliste valandite saamist ja põhjustab malmvalandites raskesti lõigatavate pindade tekkimise ohtu.

Survevalu- üks produktiivsemaid meetodeid värvilistest metallidest täpse kujuga valandite saamiseks. Meetodi olemus seisneb selles, et vedel või pudrune metall täidab vormi ja kristalliseerub liigse rõhu all, misjärel vorm avatakse ja valandike eemaldatakse.

Rõhu tekitamise meetodi järgi eristatakse neid: kolvi- ja gaasirõhu all valamine, vaakumimemine, vedeliku stantsimine.

Kõige levinum valandite vormimine kolvi surve all on kuuma või külma survekambriga masinates. Survevormimisel kasutatavad sulamid peavad olema piisava voolavusega, kitsa kristalliseerumise temperatuuri-aja intervalliga ja neil ei tohi olla vormimaterjaliga keemilist vastasmõju. Valandite saamiseks vaadeldaval meetodil kasutatakse tsinki, magneesiumi, alumiiniumisulameid ja vase (messingi) baasil valmistatud sulameid.

Survevalu abil toodetakse seadmete osi: loendusmasinate trumlid, kaamerakered ja keredetailid kaaluga kuni 50 kg, mootorrattamootorite silindripead. Valandites on võimalik saada auke, pealdisi, välis- ja sisekeere.

Joon.5 Valamise erimeetodid

a - rõhu all; b - tsentrifugaal.

Joonis 5, a näitab kolbmasina (külma vertikaalse survekambriga) valandi saamise järjekorda. Sulametall juhitakse portsjonite kaupa vertikaalsesse presskambrisse 2. Alla liikudes surub kolb 1 metallile, liigutab kanna 4 allapoole, mille tulemusena avaneb etteandekanal 3 ja metall siseneb vormiõõnde 5 Pärast vormi täitmist ja 3-30 s hoidmist tõusevad kolb ja kand üles, samal ajal kui kand lõikab haru ära ja surub välja pressimisjäägid b. Vormi 8 liikuv osa liigub paremale ja valu 7 on kergesti eemaldatav. Valandite sisemised õõnsused ja augud tehakse metallvarraste abil.

Enne töö alustamist vorm kuumutatakse ja määritakse. Töötamise ajal hoitakse vajalikku temperatuuri ja vormi perioodiliselt määritakse.

Vormid on valmistatud legeeritud tööriistaterastest (3Kh2V8, KhVG, Kh12M jne) ja neid karastatakse kõrgkarastusega. Vormi maksumus on 3,5 korda suurem kui vormi maksumus.

Vormide vastupidavus olenevalt valandite suurusest ja kujust on tsingisulamist 300 500 tuhat valandit, alumiiniumisulamitest 30 500 tuhat valandit ja vasesulamitest 5 20 tuhat valandit. Kolbmasinate tootlikkus ulatub 500 valuni tunnis.

Masstootmise tingimustes on survevalu kasutamine majanduslikult põhjendatud, kuna see meetod võimaldab vähendada valandite saamise töömahukust 10–12 korda ja mehaanilise töötlemise töömahukust 5–8 korda.

Tänu suurele valmistamise täpsusele ja rõhu all toodetud valandite kõrgendatud mehaaniliste omaduste tagamisele saavutatakse kuni 30,50% metalli kokkuhoid võrreldes üksikvormidesse valamisega. See loob võimaluse protsessi täielikuks automatiseerimiseks.

Tsentrifugaalvalu meetod Seda kasutatakse peamiselt õõnesvalandite, näiteks pöördekehade (puksid, kolvirõngaste kestad, torud, vooderdised) tootmiseks värvilistest metallidest ja raua-süsiniku sulamitest, samuti bimetallidest. Meetodi olemus seisneb vedela metalli valamises pöörlevasse metall- või keraamilisse vormi (vormi). Tsentrifugaaljõudude toimel vedel metall paiskub vormi seintele, levib mööda neid ja kõveneb.

Vaadeldava valumeetodiga saadakse valandid tihedad, gaaside ja mittemetalliliste lisanditeta, peeneteralise struktuuriga.

Tsentrifugaalvalu on väga tootlik (40,50 malmtoru läbimõõduga 200,300 mm saab valada 1 tunniga), võimaldab saada õõnesvalusid vardaid kasutamata ja bimetallvalandeid, valades järjestikku kahte sulamit ( näiteks teras ja pronks).

Koos suure tootlikkuse ja protsessi lihtsusega tagab tsentrifugaalvalu meetod võrreldes statsionaarsetesse liiv-savi- ja metallvormidesse valamise valamisega kõrgema kvaliteediga valandite, peaaegu välistab metallikulu püstikute ja tõusutorude jaoks ning suurendab hea saagist. casting 20,60% võrra.

Meetodi puudused hõlmavad vormide ja seadmete kõrget hinda ning valandite piiratud valikut.

Investeeringute casting koosneb järgmisest. Metall valatakse ühekordsesse õhukeseseinalisse keraamilisse vormi, mis on valmistatud mudelite järgi (ka ühekordselt) madala sulamistemperatuuriga mudelkompositsioonist. Nii saadakse mõnest grammist kuni 100 kg kaaluvatest sulamitest täpsed valandid, mis praktiliselt ei vaja töötlemist.

Saadud valandite mõõtmete täpsus ja pinnaviimistlus on sellised, mis võimaldavad töötluse mahtu vähendada või sellest loobuda, mis on eriti oluline raskesti töödeldavatest sulamitest detailide valmistamisel;

Valandite valmistamise tehnoloogia vastavalt teostatavatele mudelitele sisaldab järgmisi etappe: mudelite vormide valmistamine; vahamudelite saamine mudelikompositsiooni vormidesse pressimise teel; mudeliploki kokkupanek ühisele sööturile (väikeste valandite puhul); ühe mudeli või ploki pinnale tulekindla katte kandmine; tulekindlate (keraamiliste) vormide kestade sulatamine; lõõmutamisvormid; metalli valamine kuumadesse vormidesse.

Split valuvormid valmistatakse terasest või muudest sulamitest vastavalt detaili joonisele või selle standardile, arvestades mudeli massi ja valumetalli kokkutõmbumist.

Mudelkompositsioon (näiteks parafiinist tseresiini, naftabituumeni, kampoli, polüetüleeni lisanditega) pastajas olekus pressitakse süstlaga või pressimismasinal.

Saadud mudelid eemaldatakse vormidest ja vooderdatakse mitme kihina tulekindla kattega, kastetakse mitu korda sideainesse ja piserdatakse kvartsliiv. Iga kattekiht kuivatatakse. Väikeste valandite mudel monteeritakse enne katmist plokkideks, ühendatakse need (jootmine) ühise väravasüsteemiga ja seejärel vooderdatakse plokk.

Keraamiliste kestade mudelite sulatamine toimub kuuma õhu või kuuma veega. Mudelmaterjal kogutakse kokku taaskasutamiseks ning saadud sileda tööpinnaga keraamiline vorm juhitakse kaltsineerimisse. Viimane on vajalik vormile mehaanilise tugevuse andmiseks ja mudelimaterjali lõplikuks eemaldamiseks. Vorm asetatakse teraskarpi, kaetakse kvartsliivaga, jättes väravatopsi metalli valamise jaoks kättesaadavaks ja kaltsineeritakse temperatuuril 850-900 °C.

Metall valatakse kuuma vormi, mis parandab metalli voolavust ja võimaldab saada kõige keerukamaid õhukeseseinalisi valandeid.

Pärast jahutamist puhastatakse valand tulekindla kattekihist käsitsi puhudes või pneumaatilistel vibraatoritel. Õõnsustest ja aukudest eemaldatakse hallitusjäägid leotades seebikivi keevas lahuses, seejärel pestakse valandit sooda lisandiga soojas vees.

Väravasüsteemi eraldamine valanditest võib toimuda trei- ja freespinkidel, vulkaniidist abrasiivratastel ja vibratsioonimasinatel.

Investment casting toodab mitmesuguseid keerukaid valandeid auto- ja traktoriehituseks, instrumentide valmistamiseks, lennukiosade, turbiinilabade, lõike- ja mõõteriistade valmistamiseks.

1 tonni investeerimisvalandite maksumus on kõrgem kui muudel meetoditel toodetud ja sõltub paljudest teguritest (detailide seeriatootmine, valuprotsesside ja valutöötlusprotsesside mehhaniseerituse ja automatiseerituse tase).

Enamasti annab olulise majandusliku efekti töötlemise töömahukuse, metalli- ja metallilõikuriistade kulu vähendamine, kui kasutatakse täppisvalusid sepiste või muul viisil saadud valandite asemel. Suurim efekt saavutatakse detailide investeerimisvalule üleminekul, mille kulustruktuuris on suur osakaal metalli ja freesimise kulul, eriti kui kasutatakse raskesti töödeldavaid konstruktsiooni- ja tööriistamaterjale.

Suurt tähelepanu pööratakse investeerimisvalu juurutamisele, kuna enamikku toiminguid on lihtne mehhaniseerida ja automatiseerida. Teaduslike uurimisinstituutide ja arenenud tehaste töötajate ühiste jõupingutustega luuakse suure jõudlusega automaatliinid ja automatiseeritud töökojad investeeringute valamiseks.

Kesta valamine seda kasutatakse kuni 100 kg kaaluvate valandite saamiseks malmist, terasest ja värvilistest metallidest. Õhukeseseinalised (seina paksus 6,10 mm) vormid on valmistatud liiva-vaigu segust: peeneteralisest kvartsliivast ja termoreaktiivsest sünteetilisest vaigust (3,7%). Liiva-vaigu segu valmistatakse liiva ja purustatud pulbrilise vaigu segamisel lahusti lisamisega ( külm viis) või temperatuuril 100-120 °C (kuum meetod), mille tulemusena vaik ümbritseb (plaaneerib) liivaterad. Seejärel purustatakse segu täiendavalt üksikute terade saamiseks, kaetakse vaiguga ja laaditakse punkrisse. Vorm on valmistatud metallmudelitel.

Väravasüsteemi mudel kinnitatakse mudelialusele plaadile, kuumutatakse temperatuurini 200–250 ° C ja nende tööpinnale kantakse õhuke kiht vabastusainet. Pärast seda suletakse punkri suu mudelplaadiga (mudel on sees) ja seda pööratakse 180°. Segu langeb kuumutatud mudelile, vaik sulab ja 15,25 s pärast moodustub mudelile vajaliku paksusega kest (poolvorm). Punker pööratakse uuesti 180°, järelejäänud segu valatakse punkri põhja ja poolkõva kestaga mudelplaat asetatakse 40,60 s temperatuuril 300 400 °C lõplikuks kõvenemiseks ahju. Spetsiaalsete ejektorite abil saab poolvormi mudelilt lihtsalt eemaldada.

Poolvormide kinnitamine (monteerimine) toimub metallklambrite, klambrite või kiirkõvastuva liimiga. Sarnasel viisil toodetakse õõnesvalu jaoks mõeldud liiva-vaigust südamikke.

Kokkupandud koorevormid asetatakse jäigemaks muutmiseks kolbidesse, need kaetakse väljastpoolt raudhaavli või kuiva liivaga ja valatakse metalliga.Pärast valandi kõvenemist hävib koorevorm kergesti.

Kestvormides valmistatud valandid eristuvad suure täpsuse ja pinnapuhtuse poolest, mis võimaldab vähendada valandite massi 20–40% ja nende töötlemise töömahukust 40–60%. Võrreldes liiv-savi vormidesse valamisega, väheneb valandite valmistamise keerukus mitu korda. Nii saadakse masina kriitilised osad - väntvõllid ja nukkvõllid, ühendusvardad, ribilindrid jne. Kesta tootmisprotsesse saab hõlpsasti automatiseerida.

Vaatamata liiva-vaigu segu kõrgele maksumusele saavutatakse liiv-savi seguga võrreldes oluline majanduslik efekt valandite mass- ja seeriatootmisel.

Kestvormivalu kasutatakse detailide valmistamiseks peamiselt rauapõhistest sulamitest (malm, süsinikteras ja roostevaba teras), aga ka vasest ja erisulamitest.

Kiievi mootorrattatehases valatakse sellisel viisil modifitseeritud kroom-nikkelmalmist ribilindrid, Gorki autotehases saadakse kõrgtugevast malmist väntvõlli hallid kestavormides.

3. Toodete valmistamine survega

METALLI SURVETÖÖTLEMINE - metallmaterjalide vormimine mehaaniliste vahenditega ilma laastu eemaldamata.

Metallide töötlemine survega on rühm tehnoloogilisi protsesse, mille tulemusena muutub metallist tooriku kuju selle järjepidevust rikkumata selle üksikute osade suhtelise nihke tõttu, st plastilise deformatsiooni tõttu. Peamised metalli valmistamise tüübid on: valtsimine, pressimine, tõmbamine, sepistamine ja stantsimine. Omd kasutatakse ka pinnakvaliteedi parandamiseks.

Metallitöötlemisel põhinevate tehnoloogiliste protsesside kasutuselevõtt võrreldes teiste metallitöötlemisviisidega (valu, lõikamine) laieneb pidevalt, mis on seletatav metallikadude vähenemisega ning võimalusega tagada tehnoloogiliste protsesside kõrge mehhaniseerimise ja automatiseerimise tase.

O. p. m. D. on võimalik saada konstantse või perioodiliselt muutuva ristlõikega tooteid (valtsimine, tõmbamine, pressimine) ja erineva kujuga tükktooteid (sepistamine, stantsimine), mis vastavad oma kuju ja suurusega valmisosadele või neist veidi erinevad . Tükitooted on tavaliselt mehaaniliselt töödeldud. Sel juhul eemaldatud metalli maht sõltub sepistamise või stantsimise kuju ja mõõtmete lähendamise astmest valmisosa kuju ja mõõtmetega. Paljudel juhtudel saadakse O. m. d. tooteid, mis ei vaja lõikamist (poldid, kruvid, enamik lehtstantsimistooteid).

Koos vormimisega võib survetöötlus parandada metalli kvaliteeti ja mehaanilisi omadusi. Metallide töötlemine survega toimub kas "kuumas" (kuumutatud) või "külmas" (vastab toatemperatuurile) olekus. Paljude metallide ja sulamite puhul töödeldakse vormimisprotsessi kõigepealt kuumtöötlemisega, et kasutada ära kuumutatud materjali suurenenud elastsust, millele järgneb külmviimistlus, et tagada kõrge pinnakvaliteet ja täpsed mõõtmed. Põhilised metallivormimismeetodid- sepistamine, stantsimine, valtsimine, pressimine.

Sepistamine ja stantsimine. Käsitsi sepistamine oli ajalooliselt esimene tänapäeval kasutatav metallitöötlusmeetod. 1843. aastal ilmunud esimene auruhaamer deformeeris langeva koormuse jõul metalli ja aur oli viimase tõstmiseks. Sellise ühetoimelise haamri järel ilmus 1888. aastal kahetoimeline haamer, mille ülemine "naine" alla liikudes saab lisaks aurujõul kiirenduse. Sepistada ja sepistada saab haamri või pressiga. Sepistamine on tasuta ja templides. Sepistamisvasar ja kuumstantsimispressid koosnevad ülemisest (kinnitatud haamri või pressi ülaosast) ja alumisest osast, mille kontaktpindadel on voolud toodete ühtlaseks vormimiseks. Lehtede stantsimiseks (lõikamiseks, stantsimiseks, painutamiseks jne) mõeldud stantsid koosnevad kahest põhiosast - maatriksist ja sellesse kuuluvast stantsist ning mõnikord toimib sama templi osa nii stantsina kui ka maatriksina.

Veeremine. Rulli redutseerimine on kõige tavalisem metallivormimisprotsess. Kuigi tänapäevaste valtsimismeetodite "isaks" peetakse G. Korti, kelle esimene valtspink pärineb umbes 1783. aastast, näitavad ajaloolised dokumendid, et müntide vermimiseks mõeldud kulda ja hõbedat rulliti lehtedeks Prantsusmaal juba 1753. aastal. palju erinevat tüüpi valtspinke. , kuid peaaegu kõigis sellistes seadmetes toimub redutseerimine kahe üksteise poole pöörleva rulliga. Rullid haaravad tooriku kinni ja see väljub nendest, vähenedes paksuselt ja pikeneb pikkus. Sellest tulenev külg- ehk põiki laienemine on enamikul juhtudel tähtsusetu. Valtsimistehase nimetused näitavad tavaliselt toodetud toote tüüpi: õitsev, plaat, plaat, riba, plaat. Vastavalt valtsmetalli temperatuurile eristatakse kuum- ja külmvaltspinke.

Vajutades. Paljud metallid ja sulamid on kõrgel temperatuuril nii plastilised, et neid saab surve all läbi stantsiava välja pigistada, nagu hambapastat torust. Selle ekstrusiooni- või ekstrusioonimeetodiga saab valmistada keeruka ristlõikega tooteid. Ekstrusiooni teel saadakse näiteks vardad, torud, vormitud tooted, plii mantliga kaableid. Eelkõige aegumiseta vajutades tehakse süvatõmbeoperatsioone - lameda tooriku muutmine hülsiks.

Püsivara. Läbitorkamist kasutatakse õmblusteta torude valmistamisel valatud silindrilistest kangidest ja ekstrudeeritud vardadest. Kuumutatud toorik püütakse kinni kahe teineteise poole pöörleva torkeveski kaldus (koonusekujulise) rulliga ja viiakse spiraalse (spiraalse) rullimise käigus rullide vahele kinnitatud südamikule. Erinevatest õmblusteta torude tootmiseks mõeldud seadmetest on tuntuim Mannesmanni augustamisveski. Kõiki metalle ja sulameid ei saa läbistada, kuid teras, vask ja mõned vasepõhised sulamid on selliseks töötlemiseks piisavalt plastilised, mis nõuab väga suurt deformatsiooni.

Joonistamine. Vardad ja traat. Ekstrusioonil või valtsimisel saadud varda läbimõõtu saab vähendada, kui tõmmata see läbi joonestuslauas oleva augu (hundid või matriinid). Tõmmates läbi järjest väiksemate aukudega stantside seeria, on võimalik saada väikese läbimõõduga varda. Samamoodi saab väikseima läbimõõduga vardast traadi. Traadi, eriti väga õhukese traadi kokkusurumine toimub sageli tõmmates seda pidevalt läbi stantside seeria, mille arv võib ulatuda 12-ni.

Torud. Toru tõmbamist kasutatakse tavaliselt toru välisläbimõõdu või selle seina paksuse või mõlema vähendamiseks. Külmtõmbamine tagab sileda torupinna, täpsed mõõtmed ja paremad mehaanilised omadused. Selline "vähendamine" torude suuruse määramisel toimub tõmmates läbi matriitsi, millel on veidi vähendatud ava, mille keskele on kinnitatud südamik. Toru seina paksuse vähenemise määrab südamiku läbimõõt.

ekstrusioon.Õhuke metall moodustatakse treipingil ekstrusiooni teel, surudes seda vastu pöörlevat südamikku. See meetod sobib ainult ümmarguse ristlõikega sümmeetriliste toodete valmistamiseks. Piki telge muutuva läbimõõduga toodete ekstrusiooniks on vaja kokkupandavaid südamikke, mis võimaldavad valmistoote eemaldada.

4. Mittelahutatavate vuukide tegemine

Automaatne sukelkaarkeevitus. Protsessi olemus seisneb selles, et keevituskaar 2 põleb elektroodi traadi 1 ja tooriku 9 vahel lahtise voo 6 kihi all. Kaare kuumus sulatab mitteväärismetalli, keevitustraadi ja räbusti. Traat juhitakse mehaaniliselt kaarepõletustsooni ja masin liigub elektrimootori abil mööda keevitatud servi, sellist keevitusprotsessi nimetatakse automaatseks; kui mehhaniseeritud on ainult traadi etteandmine, siis on see mehhaniseeritud sukelkaarkeevitus. Sulamisel moodustub räbust räbust-gaasimull 3 ja vedel räbu 5. Sulametall 4 kristalliseerub jahutamisel, moodustades keevitada 8. Peaaegu samaaegselt sulametalli kristalliseerumisega sula räbustik kõvastub - vedel räbu, moodustades räbukooriku 7 (joon. 1). Rõhk gaasimullis on 5-9 g/cm3 (0,5-0,9 kPa). Kui keevitamise ajal kaar puruneb, näitab see ebapiisavat voolukihti. Sukelkaarkeevituse sordid on näidatud joonisel fig. 2, seda tüüpi keevitusega, suur jõudlus tööjõudu ja tagab mitteväärismetalliga võrdse tugevusega õmbluse saamise.

Riis. 1. Automaatse sukelkaarkeevitusprotsessi vooskeem:

1 - elektrood, 2 - keevituskaar, 3 - räbust gaasimull, 4 - sulametall, 5 - vedel räbu, 6 - räbus, 7 - räbu koorik, 8 - keevisõmblus, 9 - keevitatud toode

Riis. 2. Sukelkaarkeevitusmeetodid:

a - ühekaareline, b - ühekaareline jagatud elektroodiga, c - kahekaareline, d - kolmefaasiline kaar;

1 - keevitatav detail, 2 - voog, 3 - keevitusjuhtmed, mis annavad keevitusvoolu toiteallikast keevituskaarele, 4 - elektrood

Elektrolagu keevitamine. Protsessi olemus on järgmine. Algperioodil tekib voo all keevituskaar, kaare kuumuse mõjul voog sulab ja tekib elektrit juhtiv räbu, millel peab olema märkimisväärne oomiline takistus. Keevituskaar pärast voo sulatamist koos elektrit juhtiva räbu moodustumisega sureb välja - see on šunteeritud ja elektrit juhtivat sularäbu läbiv vool vabastab sellise koguse soojust, mis on piisav voo järgneva osa sulatamiseks, mitteväärismetall ja traat. Keevisvanni sulametall kristalliseerudes moodustab keevisõmbluse (joonis 3, b).

Riis. 3. Elektriräbu keevitamise skeem:

1 - elektrood, 2 - keevitatud metall, 3 - sulavool - elektrit juhtiv räbu, 4 - sulametall, 5 - vasest liugurid, 6 - veevarustus liugurite jahutamiseks, 7 - keevisõmblus, 8 - räbustik; Vsv - keevituskiirus

Praktikas toimub see protsess (joonis 3, a) mitteväärismetalli 2 servade vahel, mis asetsevad vertikaalselt suure vahega. Õmbluse moodustamiseks, st keevisvanni sulametalli hoidmiseks, paigaldatakse vuugi mõlemale poolele veega jahutatavad vasest liugurid 5. Elektroodi traat 1 juhitakse keevitustsooni, mis voo 8 kihi all ergastab keevituskaare põlemist.

Seda tüüpi keevitamise eelised:

võimalus keevitada suure paksusega metalli ühe käiguga;

pole vaja eemaldada räbu ja reguleerida keevitusrežiimi järgmiseks läbimiseks, nagu seda tehakse muude keevitusviiside puhul;

võimalus keevitada ilma lõikeservadeta ja metallipritsmete kõrvaldamine;

võimalus kasutada keevitamiseks peaaegu piiramatut arvu elektroode (traate);

keevisõmbluse kuumtöötlemise välistamine teraste keevitamisel, mis on altid kokkutõmbumispragude tekkeks;

kõrge tootlikkus ja voo kokkuhoid.

Seda tüüpi keevitamise puudused:

vähemalt 16 mm paksuse metalli keevitamise võimalus;

keevitamine on praktiliselt võimalik ainult vertikaalses asendis;

õmbluse ja kuumtöötlemise tsooni kuumtöötluse tõttu on võimalik ebasoodsate struktuuride teke.

Elektroodi tüübi järgi jaguneb elektriräbu keevitamine traadi, plaatelektroodi ja kuluva huulikuga keevitamiseks; elektroodi võnkumiste olemasolul - ilma võnkumisteta ja elektroodi võnkumisega; ühise keevitusvooluga elektroodide arvu järgi - üheelektroodiliseks, kaheelektroodiliseks ja mitmeelektroodiliseks.

elektronkiirega keevitamine. Seda tüüpi keevitamine tehakse kambrites, mille vaakum on kuni 10-4-10-6 mm Hg. Art. Pa. Soojus tekib metallpinna pommitamise tõttu suure kiirusega elektronidega, anood on keevitatav detail ja katood on volframspiraal.

Elektronkiirkeevitust saab teostada ilma võnkumisteta ja elektronkiire võnkumisteta. Võnkumise suunal eristatakse elektronkiirkeevitust elektronkiire piki-, põiki-, vertikaal- ja kompleksvõnkumisega.

Gaaskeevitus põhineb keevitatud ja täitemetallide sulatamisel kõrge temperatuuriga gaasi-hapniku leegi toimel. Kütusena kasutatakse hapnikus põletamiseks atsetüleeni, vesinikku, propaani-butaani segu, petrooleumi auru, bensiini, linna-, looduslikke, kergeid, õli, koksi ja muid gaase.

Kerge keevitamine Valgusallika tüübi järgi jaotatakse see päikese-, laser- ja tehisvalgusallikateks. Praktikas on seni peamiselt kasutatud ainult laserkeevitust. Seda tüüpi keevitus põhineb spetsiaalse valgusvihu kasutamisel, mis sulatab metalli. Tugeva valguskiire saamiseks kasutatakse laserinstallatsioone.

Termiitkeevitus seisneb selles, et keevitavad osad asetatakse tulekindlasse vormi ja peale paigaldatud tiiglisse valatakse termiit, pulbriline alumiiniumi segu raua katlakiviga. Termiidi põlemisel tekib kõrge temperatuur (üle 2000ºС), moodustub vedel metall, mis vormi täitmisel sulatab keevistoodete servad ja täidab tühimiku, moodustades keevisõmbluse.

kontaktkeevitus. Seda tüüpi keevitamise korral soojendatakse ja sulatatakse ristmikku elektrivoolu läbimisel keevitatavate osade kokkupuutepunktidest vabaneva soojuse toimel; sellesse kohta survejõu rakendamisel tekib keevisliide. Keevisühenduse kuju järgi eristatakse punkt-, õmblus-, põkk-, reljeef-, õmblus-põkk-kontaktkeevitust ja Ignatjevi meetodi järgi keevitamist. Punktkeevitus jaguneb omakorda ühe-, kahe- ja mitmepunktiliseks.

Põkkkeevitus protsessi olemuse järgi jaguneb see katkendliku ja pideva vilkumisega keevitamiseks ning takistuskeevituseks. Kontaktkeevitust saab teha alalis-, vahelduv- ja pulseeriva vooluga. Vastavalt energiaallika tüübile jaguneb takistuskeevitus kondensaatoriks, akuks, magnetväljas salvestatud energiaks ja mootor-generaatorsüsteemis.

Difusioonkeevitus viiakse läbi kokkupuutuvate osade aatomite vastastikuse difusiooni tõttu suhteliselt pika kokkupuutega kõrgendatud temperatuuriga ja väikese plastilise deformatsiooniga.

Gaasi survega keevitamine põhineb varraste või torude otste kuumutamisel kogu ümbermõõdu ulatuses mitme leegiga põletitega plastiliseks olekuks või sulatamisel ja sellele järgneval varraste kokkusurumisel välisjõu toimel.

ultraheli keevitamine See põhineb ultraheli sagedusega mehaaniliste vibratsioonide ja väikeste survejõudude koosmõjul keevitatavatele osadele.

Hõõrdkeevitus. Kui üks varrastest pöörleb ja selle ots puutub kokku fikseeritud varda otsaga, kuumutatakse varraste otsad ja keevitatakse telgjõu rakendamisel.

Külm keevitamine põhineb metallikristallide võimel olulise surve all ühineda.

Induktsioonsurvekeevitus. Seda tüüpi keevitus põhineb ühendatud varraste või torude otste kõrgsagedusvoolu kuumutamisel plastilise olekuni, millele järgneb aksiaaljõudude rakendamine püsiühenduse saamiseks.

5. Metalli töötlemise tehnoloogiad

Enamik masinaosi valmistatakse mehaaniliselt. Selliste osade toorikud on valtstooted, valandid, sepised, stantsitud jne.

Osade lõikamise teel töötlemise protsess põhineb uute pindade moodustamisel deformatsiooni teel ja sellele järgneval materjali pinnakihtide eraldamisel laastude moodustamisega. Metalli osa, mis töötlemise käigus eemaldatakse, nimetatakse varuks. Ehk teisisõnu, varu on tooriku ülemäärane (üle joonistussuuruse) kiht, mis jääb lõikeriista poolt lõikeoperatsioonide käigus eemaldamiseks.

Pärast varu eemaldamist metallilõikepinkidel omandab toorik kuju ja mõõtmed, mis vastavad detaili tööjoonisele. Detaili töömahukuse ja valmistamise maksumuse vähendamiseks ning metalli kokkuhoiuks peaks varu suurus olema minimaalne, kuid samas piisav kvaliteetse ja vajaliku pinnakaredusega detaili saamiseks.

Kaasaegses masinaehituses on kalduvus vähendada metalli lõikamise mahtu, suurendades originaalsete detailide täpsust.

Metalli lõikamise põhimeetodid. Olenevalt teostatava töö iseloomust ja lõikeriista tüübist eristatakse järgmisi metallilõikamisviise: treimine, freesimine, puurimine, süvistamine, pilustamine, läbimurdmine, hõõritamine jne (joonis 12).

Pööramine- pöörd-, spiraal- ja spiraalpindade töötlemine lõikuritega lõikamise teel pöörderühma masinatel. Pööramisel (joonis 12.1) teavitatakse toorikut pöörlev liikumine(põhiliikumine) ja lõikeriist (lõikur) - aeglane translatsiooniline liikumine piki- või põikisuunas (söödaliikumine).

Freesimine- suure jõudlusega ja laialt levinud materjalide töötlemise protsess lõikamise teel, mida teostatakse freespinkidel. Lõikur võtab vastu peamise (pöörleva) liikumise, toorik aga etteande liikumise pikisuunas (joonis 12.2).

puurimine- materjali töötlemise operatsioon lõikamise teel augu saamiseks. Lõiketööriist on puur, mis teostab lõikamise pöörlevat liikumist (põhiliikumist) ja etteande aksiaalset liikumist. Puurimine toimub puurmasinatel (joonis 12.3).

Hööveldamine- tasapindade või joonpindade töötlemise meetod. Põhiliikumise (sirgjooneline edasi-tagasi liikumine) teostab kõverhöövel ja etteanaliigutus (sirgjooneline, põhiliigutusega risti, katkendlik) on toorik. Hööveldamine toimub höövelmasinatel (joon. 12.4).

meiseldamine- meetod tasapindade või vormitud pindade töötlemiseks lõikuriga. Põhiliikumise (sirgjooneline edasi-tagasi liikumine) teostab lõikur ja etteandeliikumise (sirgjooneline, põhiliigutusega risti, katkendlik) toorik. Pilustamine toimub slotiautomaatidel (joonis 12.5).

lihvimine- masinaosade ja tööriistade viimistlemise ja viimistlemise protsess, mille käigus eemaldatakse lihvketastega nende pinnalt õhuke metallikiht, mille pinnal paiknevad abrasiivsed terad.

Peamine liikumine on pöörlev, mida teostab lihvketas. Ringlihvimisel (joonis 12.6) pöörleb toorik samal ajal. Tasapinnalise lihvimise korral teostab pikisuunalist etteandmist tavaliselt toorik ja ristetteannet lihvketas vi toorik (joonis 12.7).

Venitamine- protsess, mille tootlikkus on mitu korda suurem kui hööveldamisel ja isegi freesimisel. Peamine liikumine on sirgjooneline ja harvem pöörlev (joon. 12.8).

Raskesti lõigatavatest materjalidest osade valmistamisel lõikamise teel on järjest suurem koht elektri- ja keemilised meetodid töötlemine. Selle põhjuseks on nende materjalide erilised füüsikalised ja mehaanilised omadused, eeskätt kõrge tugevus ja kõvadus, mis tänapäevaste tööriistamaterjalide puhul saavutavad või isegi ületavad need näitajad, mis muudab tavapärase lõikemeetodi säästliku kasutamise mõnel juhul võimatuks. Lisaks võimaldavad elektrilised ja keemilised meetodid toota keeruka kujuga pindu, tagavad suurema töötlemistäpsuse ja pinnakvaliteedi, mis tõstab valmistatud detailide jõudlust.

Mõõteriistades on eriti olulised elektronioonide töötlemise meetodid (Aelionics), st elektron- ja ioonkiirte kasutamine integraallülituste ja pooljuhtseadmete tootmiseks. Elektronide difraktsioon võimaldab saada submikroskoopilisi struktuure.

elektriline nimetatakse töötlemismeetoditeks, mis kasutavad elektrienergiat otse tehnoloogilistel eesmärkidel, varustades seda töötlemistsooni ilma vahepealse muundamiseta muudeks energialiikideks. Elektrienergia muundamine teist tüüpi energiaks (soojus-, keemiliseks jne) toimub vahetult töödeldavas materjalis. Vastavalt sellele jagunevad elektrilised töötlemismeetodid

elektrotermiline, kasutades peamiselt termilist toimet elektrivool

elektrokeemiline, kasutades selle keemilist toimet,

elektroerosioonne, kasutades voolu erosiivset toimet,

elektromehaaniline kasutades selle mehaanilist toimet.

Elektrokeemiline töötlemine (ECM) viiakse läbi madala pingega alalisvoolu abil liikuvate juhtivate vedelike - elektrolüütide keskkonnas. Eemaldatud kihi materjali eemaldamine toimub selle anoodilise lahustumise tõttu, st elektrienergia muundamisel keemiliste sidemete energiaks; selle tulemusena muudetakse eemaldatud kihi materjal keemilisteks ühenditeks, mida on lihtne töötlustsoonist eemaldada.

Elektroerosioonne mehaaniline töötlemine (EDM) toimub impulss-elektrilise gaasilahenduse abil, mis põhjustab eemaldatud kihi materjali erosioonikahjustuse.

Elektromehaanilises töötlemises (EMT) kasutatakse elektrivoolu mehaanilist toimet; Seega kasutatakse elektrohüdraulilises töötlemises vedela keskkonna impulsslainete mõju, elektromagnetilist vormimist - impulssvormimist juhi magnetvoolu ja toorikusse indutseeritud magnetvälja vastastikmõju jõudude poolt.

Tala töötlemise meetodid (JIMO) põhinevad suure energiatihedusega fokuseeritud tala kasutamisel materjali eemaldamiseks löögist; materjal eemaldatakse aurustamise teel, kuna elektrienergia muundub otse soojuseks.

Keemilised töötlemismeetodid on need, mis kasutavad keemilist energiat vahetult tehnoloogilistel eesmärkidel; sellisel juhul toimub detaili töötlemine, st teatud metallikihi eemaldamine keemiliselt aktiivses keskkonnas. See hõlmab näiteks keemilist jahvatamist.

Nimetatakse materjalide töötlemise keemilisi meetodeid, mille puhul materjalikihi eemaldamine toimub töötlemistsoonis toimuvate keemiliste reaktsioonide tõttu. Keemilise töötlemise meetodite eelised:

a) kõrge tootlikkus, mille tagavad suhteliselt kõrged reaktsioonikiirused, peamiselt tootlikkuse sõltuvuse puudumine töödeldud pinna pindala suurusest ja selle kujust;

b) eriti kõvade või viskoossete materjalide töötlemise võimalus;

c) äärmiselt madalad mehaanilised ja termilised mõjud töötlemisel, mis võimaldab töödelda madala jäikusega detaile piisavalt suure täpsuse ja pinnakvaliteediga.

Mõõtmeline sügavsöövitus (keemiline jahvatamine) on kõige levinum keemiline töötlemismeetod. Seda meetodit on soovitatav kasutada õhukeseseinaliste osade keeruka kujuga pindade töötlemiseks, torukujuliste osade või lehtede saamiseks, mille paksus muutub piki pikkuses sujuvalt, samuti suure hulga väikeste detailide või suurte ümarate toorikute töötlemisel. ; töödeldud kohtade arv (torude silindriliste pindade perforatsioon). Laadimata või kergelt laetud õhusõidukite ja rakettide üleliigsest materjalist selle meetodiga lokaalse eemaldamise teel saab kogukaalu vähendada ilma nende tugevust ja jäikust vähendamata. Ameerika Ühendriikides on keemilise jahvatamise kasutamine vähendanud ülehelikiirusega pommitaja tiiva kaalu 270 kg võrra. See meetod võimaldab luua uusi konstruktsioonielemente, näiteks muutuva paksusega lehti 1. Keemilist freesimist kasutatakse ka elektroonikaseadmete trükkskeemide valmistamisel. Sel juhul eemaldatakse skeemiga määratud sektsioonid isoleermaterjalist paneelilt, mis on ühelt või mõlemalt poolt kaetud vaskfooliumiga, söövitamise teel.

Keemilise jahvatamise tootlikkuse määrab materjali sügavuse eemaldamise kiirus. Söövitamise kiirus suureneb lahuse temperatuuri tõusuga umbes 50–60% iga 10 ° C kohta ning see sõltub ka lahuse tüübist, selle kontsentratsioonist ja puhtusest. Lahuse segamine peitsimise käigus võib toimuda suruõhuga. Söövitusprotsess on määratud eksotermilise reaktsiooniga, mistõttu suruõhu juurdevool jahutab seda mõnevõrra, kuid põhimõtteliselt tagatakse temperatuuri püsivus veespiraalide asetamisega vanni.

Kastmissöövitamisel on mitmeid puudusi – kasutus käsitsitöö, kaitsekilede osaline lagunemine töötlemata pindadel. Paljude osade töötlemisel on paljutõotavam joasöövitusmeetod, mille puhul leelist tarnitakse pihustite kaudu.

Keemilise jahvatamise tootlikkuse suurendamise vahend on ultraheli vibratsiooni kasutamine sagedusega 15-40 kHz; sel juhul suureneb töötlemise tootlikkus 1,5-2,5 korda - kuni 10 mm / h. Keemilise töötlemise protsessi kiirendab oluliselt ka suunatud toime infrapunakiirguse mõju. Nendes tingimustes ei ole vaja kaitsekatteid peale kanda, kuna metall allub antud kütteringi tugevale kuumutamisele, ülejäänud alad, olles külmad, praktiliselt ei lahustu.

Kombineeritud lõikamismeetodeid kasutatakse antud metallikihi eemaldamiseks mitme füüsilise olemuselt erineva nähtuse samaaegsel toimel või erinevate energiavarustuse meetodite kombineerimisel. Kombineeritud töötlemismeetodite näideteks on ülalpool käsitletud töötlemismeetodid, mis põhinevad termomehaanilistel efektidel - lõikamine kuumutatud toorikutega; töötlemismeetodid, mis põhinevad samaaegsel mehaanilisel ja keemilisel toimel lõigatud kihile, näiteks mehaaniline töötlemine aktiivsete lõikevedelike suunamisega lõiketsooni. See hõlmab ka allolevat elektrikontakt töötlemine (ECO), mis viiakse läbi lõigatud kihi materjali eemaldamisega elektrotermiliste, elektroerosiivsete ja mehaaniliste mõjude koosmõjul. Teine näide on anood-mehaaniline töötlemine (AMO) - see kasutab töödeldavale detailile elektrokeemilisi, elektroerosioonseid ja mehaanilisi mõjusid. Praegu kasutatakse raskesti lõigatavate materjalide anood-mehaanilise töötlemise meetodit madala ja ultraheli sagedusega vibratsiooni tekitamisega, vibratsioonipuurimise meetod alalisvoolu sisestamisega lõiketsooni, elektroerosioon ja elektrokeemiline töötlemine ultraheli vibratsiooniga. elektroodi väljatöötamine.

Selles loengus käsitletakse toorikute valamise saamise protsesside põhijooni, valandite valmistamise peamiste meetodite tehnilisi ja majandusnäitajaid, aga ka tegureid, mis määravad konstrueeritud detaili valandi valmistamise ratsionaalse meetodi valiku. Andmed on toodud sulandite valuomaduste ja nende mõju kohta toote projekteeritud mõõtmetele ja kujule.

13.1 Valuprotsesside põhijooned

Valamist kasutatakse laialdaselt mõnest grammist kuni sadade tonnideni kaaluvate vormide valmistamiseks. Paljud tooted (sisepõlemismootorid, turbiinid, kompressorid, metalli lõikamismasinad jne) valatud osade mass on 60-80% kogumassist. Valamise abil on võimalik saada kõige keerulisema konfiguratsiooniga tooteid, mis on teiste tooriku saamise meetoditega võimatud.
Neid iseloomustab vähenenud tugevus võrreldes sepistusega, erinevad mehaanilised omadused valandite erinevates osades ning kalduvus defektide ja pingete tekkeks. Valamise kvaliteet sõltub valutehnoloogiast ja detaili konstruktsioonist, seega peab projekteerija teadma valutehnoloogia põhijooni ning valdama enesekindlalt võtteid, mis tagavad kvaliteetsete valandite valmistamise madalaimate tootmiskuludega.
Valatud detaili optimaalne konstruktsioon peaks kõige täielikult vastama valitud valumeetodi tehnoloogilistele võimalustele toote minimaalse maksumuse ja soovitud omaduste tagamiseks. Valamise kvaliteedi määravad kaks tehnoloogiliste tegurite rühma.
Esimene tegurite rühm on seotud sulatise valamise tingimuste, valmistamise kvaliteediga ja määrab võimaluse saada valu pinnakihi antud konfiguratsioon, täpsus ja omadused.
Teine tegurite rühm on seotud sulamise tingimustega, valandi jahutamisega ja määrab võimaluse saada antud konstruktsiooniga detaili, samuti erinevate defektide (õõnsused, praod, sisepinged jne) tõenäosust. selles esinemine. Need tegurid mõjutavad peamiselt valumaterjali füüsikalisi ja mehaanilisi ning nendega seotud tööomadusi.

13.2. Peamiste valandite valmistamise meetodite tehnilised ja majanduslikud näitajad

Mõelge valandite valmistamise peamiste meetodite tehnilistele ja majandusnäitajatele - liivvormidesse valamine, koorevormidesse valamine, investeerimisvalu, jahutus- ja tsentrifugaalvalu, survevalu. Viimased viis viisi nimetatakse eriline.
Valuvormid on valandite valmistamise tööriistad, mis liigitatakse täidiste arvu järgi: ühekordsed ja korduvkasutatavad, samuti vastavalt vormi materjalile: liiv, metall jne. Sõltuvalt vormidesse valatud valandite arvust võib olemasolevad valumeetodid jagada kahte rühma:

VALAMINE ÜKSTES VORMIDES

Liivavalu (PF) - kõige levinum valamismeetod. Masinaehituses toodavad nad 75-80% valanditest (massi järgi). Vormivormide () tootmine toimub vormiliiva tihendamise teel, et saada vormis mudeli täpne jäljend ja anda sellele piisav tugevus.
Sõltuvalt valandi suurusest ja tüübist, käsitsi ( Film) või masinvormimine ( Film). Liivvormides saab kõige keerulisema konfiguratsiooniga valandeid, mis kaaluvad kuni mitusada tonni (tabel 13.1).

Tabel 13.1

Peamiste valamisemeetodite tehnoloogilised võimalused

Indeks
Valamismaterjal		Teras, malm, värviline	Teras, malm, värviliste metallide sulamid	Teras, malm, värviliste metallide sulamid, eri sulamid	Teras, malm, värviliste metallide sulamid	Värviliste metallide sulamid	Teras, malm, värviliste metallide sulamid
Valandite maksimaalne mass, kg					7000 - malm, 4000 - teras, 500 - värviliste metallide sulam
Maksimaalne valumõõt, mm		Piiramatu
Seina paksus, mm
		Piiramatu					Piiramatu
Valamise täpsusklass
Pinna karedus, Ra, mm
Minimaalne (külje kohta), mm
Kaalu täpsuse koefitsient, KW, %
1 tonni valandite suhteline maksumus
Majanduslikult põhjendatud seeriatootmine, tk/aastas		Piiramatu

PF - liivavalu; OF - koorevormidesse valamine; VM - investeeringute valamine; K - vormivalu; PD - survevalu; C - tsentrifugaalvalu

Liivvormides valmistatakse valandeid valdavalt terasest, malmist, harvem ka värvilistest metallidest. Seda meetodit kasutatakse laialdaselt ühe- ja seeriatootmine. Selle kasutamine masstootmises on võimalik ainult kõrge mehhaniseerimisega. Nii saadakse äärikute, katete, pukside, raamide, pumbakorpuste, käigukastide jms valandid.
Liivvaluga saadud valandite peamisteks puudusteks on liiva jämedateralisest struktuurist tingitud suur pinnakaredus. Lisaks on võimalik liiv vormida valu pinnale ning vähene täpsus, mis on tingitud varraste nihkest ja vigadest vormi üksikute osade valmistamisel ja kokkupanekul.
Keerulise konfiguratsiooniga valandeid, millel on õhukesed seinad, kõrged ja kitsad jäikusribid, väikese läbimõõduga augud ja muud sarnased elemendid, on keeruline valmistada. Saadud valandid on peamiselt massiivsed, paksuseinalised, mis pakuvad töötlemiseks suuri kriitilisi pindu. Hoolimata asjaolust, et nende meetoditega saadud valandite maksumus on minimaalne, on nende töötlemise maksumus suurem kui spetsiaalsete valumeetoditega saadud toorikute puhul.
PF-i valamise väga oluline puudus on vajadus ladustada, transportida ja töödelda suurtes kogustes vormiliiva (kuni 10-12 tonni 1 tonni valandite kohta).
Nende puuduste täielikuks või osaliseks kõrvaldamiseks kasutatakse spetsiaalseid valamismeetodeid.

Koogivalu (SHM) (Film) seisneb selles, et on vaja valmistada kaks poolvormi paksusega 6 ... 20 mm, kasutades sideainena kuumutatud metallplaati liivast ja fenool-formaldehüüdvaigust koosnevast vormimisegust. Valmis kestapoolvormid ühendatakse kiirkõvastuva liimiga spetsiaalsetel pressidel või kinnitatakse kronsteinidega, olles eelnevalt neisse paigaldanud valuvardad.
Samamoodi saab valmistada ka soojendusega südamikkarpe. Pärast kokkupanekut asetatakse vormid üheosalistesse kolbidesse, mis kaetakse liiva või haavliga.
Liivatõrv sisaldab peeneteralist liiva, millel on sulavaigu olemasolu tõttu suur liikuvus. See võimaldab saavutada suure jäljendi täpsuse ja valandi madala pinnakareduse. Vedelmetalli valamisel tekib õhuke gaasisärg, mis takistab voolimisliiva teket. Selle tulemusena on võimalik saavutada mõõtmete täpsus, mis vastab 4 ... 11 klassile, samal ajal kui pinna kareduse parameeter ulatub Ra 40 ... 10 μm (tabel 13.1.).
Koorevormidesse valamine võimaldab võrreldes liivavormi valamisega vähendada hakkimismahtu ja puhastustööd umbes 50%, metalli tarbimine - 30-50%, vähendab järgneva töötluse mahtu 40-50%, vormimisliiva kulu - 10-20 korda ( Film). Valamisprotsessi saab täielikult mehhaniseerida.
Kestavalu peamiseks puuduseks on sideaine (fenoolformaldehüüdvaigud) kõrge hind. Valuvormide valmistamisel kasutatakse kallimaid metallvorme. Valamist OF-s kasutatakse peamiselt selliste osade nagu puksid, liitmikud, äärikud jne valandite saamiseks. Kvaliteetseid õhukeseseinalisi valandeid saab valmistada malmist, süsinik- või legeerterasest ja värvilistest metallidest.

Investeeringute casting (IM) (Film) on tehnoloogiline protsess, mille teostamiseks kasutatakse parafiinil, polüstüreenil või muudel termoplastilistel polümeeridel põhinevaid kergsulavatest materjalidest ühes tükis mudeleid. Mudelid koos väravasüsteemi elementidega on kaetud mitme kihiga vedela vormiseguga, mis koosneb peendisperssest tulekindlast materjalist ja sideainest (tavaliselt etüülsilikaat või vedel klaas), kusjuures iga kiht kuivatatakse vahepealselt. Edasi mudel sulatatakse ja saadakse õhuke õõnes keraamiline kest paksusega 1,5–4,0 mm. Valuvorm asetatakse kolbi ja kaetakse väljastpoolt liivaga, et anda metalli valamisel lisatugevust. Seejärel kaltsineeritakse kest ahjus temperatuuril 900-1000ºС ja metall valatakse kohe pärast kaltsineerimise lõppu, s.o. kuumal kujul.
Saadud toorikute mehaaniline töötlemine on viidud miinimumini või selle saab täielikult ära jätta. Samal ajal on see kõige keerulisem, pikemaajalisem ja aeganõudvam valamismeetod.
VM-le valamise abil on majanduslikult kasulik valmistada keeruka konfiguratsiooniga toorikuid, millega koos esitatakse kõrged nõuded mõõtmete täpsus ja pinna karedus. Valandeid saadakse tavaliselt kõrglegeeritud terasest, värvilistest sulamitest ja kuumakindlatest materjalidest, mis on lõikega halvasti töödeldud või millel on madalad valuomadused. Põhiosa selle valumeetodi säästmisest saavutatakse tooriku massi ja selle töötlemise mahu vähendamisega lõikamise teel.

Pärast investeerimismudelite loomist, mille järgi valandeid hakatakse valmistama, tekib sageli vajadus neid kiiresti muuta ja täpsustada. See probleem on edukalt lahendatud kaasaegsed tehnoloogiad kiire prototüüpimine, mis viivad ka saadud mudeli geomeetria võimalikult täpselt selle arvuti 3D esituse geomeetriasse.
Prototüüpimine (Rapid Prototyping - RP) on prototüüpvalandite kiire tootmise tehnoloogia, mis võimaldab arvuti kolmemõõtmeliste mudelite (3D) abil luua kolmemõõtmelisi füüsilisi tooteid ilma tööriistade valmistamiseta ( Film). Tehnoloogia on muutunud kättesaadavaks tänu 3D-seadmete (printerite) ilmumisele, mis võimaldavad toote (mudeli) kihtide kaupa moodustamist. Traditsiooniline mudelite valmistamise meetod on töömahukas ega võimalda teha keerulisi kujundeid. 3D-printerid moodustavad mõne tunni jooksul geomeetriliselt keerukaid prototüüpe (mudeleid) koos sisemiste elementidega. Ehitusprotsess on automatiseeritud ja võimaldab saada kvaliteetseid suhteliselt odavaid tooteid võimalikult lühikese ajaga.

Kolmel vaadeldaval valumeetodil koos kõigi nende erinevustega on üks ühine omadus- on ühekordselt kasutatavad ja nende valmistamise maksumus kantakse täielikult üle osa maksumusele. Seetõttu on loomulik püüda kasutada korduvkasutatavaid vorme, eriti metallist.

VALAMINE TAASKASUTATAVAtesse VORMIdesse

Survevalu (K) (Film) seisneb metallvormi kasutamises, mida saab valmistada ja kokku panna suure täpsusega. Malmvormide kõrge vastupidavus tasub suuresti ära nende suure vastupidavusega: need taluvad kuni 8 ... 10 tuhat vasesulamite valamist; kümneid ja sadu tuhandeid alumiiniumi- ja magneesiumisulamite valandeid; 50…500 terasvalu ja 4000…8000 rauavalu.
Jahutusvormis valamisel saadakse stabiilsete ja täpsete mõõtmetega valandid (4...11 klassi), kusjuures kareduse parameeter võib ulatuda Ra40...10 µm-ni. Tänu vormimaterjali kõrgele soojusjuhtivusele on kiirus suur. See tõstab valandi mehaanilisi omadusi 10-15% tänu peeneteralise struktuuri valmistamisele, kuid muudab õhukeste seintega valandite valmistamise keeruliseks.
Kui minnakse üle PF-is valamiselt jahutusvormis valamisele, väheneb metallikulu 10-20% väravasüsteemi massi vähenemise tõttu. Töötlemise keerukus tänu vähendamisele ja suurele mõõtmete täpsusele väheneb 1,5-2 korda.
Survevalul on number tehnoloogilised omadused, millega kehtestatakse valandite konfiguratsioonile ranged piirangud. Metallvormi kõrge soojusjuhtivus aitab kaasa kiire jahutamine sulametalli voolu ja võib põhjustada selle tahkumist enne täitmise lõpetamist. Seetõttu on õhukeste seinte, kitsaste ribide ja muude sarnaste elementidega valandite saamine vormvalamise teel suhteliselt keeruline. Selleks on vaja kõrget valamise temperatuuri, mis halvendab valumaterjali omadusi ja vähendab vormide vastupidavust. Võite kasutada spetsiaalseid tehnoloogilisi meetodeid, näiteks vormi eelsoojendamine, soojusisolatsioonikatete (vooderdusega) kandmine selle sisepindadele, paljude sööturitega hargnenud väravasüsteemi kasutamine jne. Kõik need meetmed muudavad aga tehnoloogilise protsessi keerulisemaks ja seetõttu ei ole need alati sobivad. Tehnoloogiliselt arenenumad on suhteliselt lihtsad valandid, mille seinad ei ole õhemad kui 3 mm (tabel 13.1).
Järgmine piirang on tingitud metallvormi madalast gaasiläbilaskvusest, mis takistab selle tahkumisel sulatisest vabanevate gaaside eemaldamist. Selle tagajärjeks on suurenenud metallivalu, madal tihedus ja ebapiisav tihedus. Seetõttu on vormide projekteerimisel ette nähtud kompleksne ventilatsioonikanalite süsteem ning valamisel vorm ja sulatis evakueeritakse ning kasutatavate sulamite valik on piiratud.
Teatud piirangud osade konfiguratsioonile seavad nõuded valuvormist ja metallvardad valuvormist väljatõmbamise võimalusele. Keerulised sisemised õõnsused ja augud tuleb sageli täita liivasüdamikega.
Kõikidel juhtudel on tehnoloogiliselt kõige arenenumad valandid madala sulamistemperatuuriga värviliste metallide sulamitest, mis tagavad vormide maksimaalse vastupidavuse.

Tsentrifugaalvalu (C) (Film) seisneb vedela metalli valamises pöörlevasse vormi (vormi), mis pöörleb kuni metalli lõpuni. Selle valumeetodiga saadakse toorikud, mille mõõtmete täpsus vastab 6…14 klassile ja pinna karedus on Ra80…20 µm.
Tänu vormi pöörlemisele saavutatakse valumetalli suurem tihedus, see suureneb, varraste valmistamise kulud praktiliselt puuduvad. Selle valumeetodiga väheneb metalli tarbimine oluliselt, kuna väravasüsteem puudub või on väga väike. Tsentrifugaaljõudude toimel kogunevad valandi sisepinnale mittemetallilised lisandid, mida saab mehaanilise töötlemisega eemaldada.
Tsentrifugaalvalu puudused on järgmised: ebatäpsed mõõtmed, valandi sisepinna halb kvaliteet; raskused toorikute hankimisel sulamitest, millele on kalduvus; piki- ja põikipragude tekkimise võimalus suurte tsentrifugaaljõudude ja raske valu tagajärjel.
Tsentrifugaalvalu kasutatakse torude, pukside (joon. 13 a), hoorataste ja hammasrataste, velgede (joon. 13 b) jms valmistamiseks.

Riis. 21.1. Tsentrifugaalmasinatel valandite valmistamise meetodite skeemid
a - vertikaalse pöörlemisteljega; b - horisontaalse pöörlemisteljega
1 - tühi; 2 - valamise kulp; 3 - hallitus; 4 - valuvorm.

Eelkõige valmistatakse kõrge tootlikkusega malmist torusid läbimõõduga 50 ... 1000 mm. Valandeid saadakse malmist, süsinik- ja legeerterasest, mõnikord ka värviliste metallide sulamitest. Võimalik on saada bimetalltooteid. Selle valumeetodi tehnoloogilised võimalused on toodud tabelis. 13.1.

Survevalu (D) (Film) on see vedel metall rõhu all suur kiirus täidab metallvormi õõnsuse ja kristalliseerub. Surve rakendamine soodustab paremat täitmist, parandab valandite mõõtmete täpsust, vähendab nende pinnakaredust nende tihedama kokkupuute tagajärjel vormiga ning võimaldab saada keerukamaid õhukeseseinalisi valandeid. Sellega seoses on võimalik valada kuni 0,5 mm seinapaksusega toorikuid, mille mõõtmete täpsus vastab kvaliteedile 3 ... 8 ja pinna karedus on Ra 10 ... 2,5 mikronit (tabel 13.1)

Riis. 13.1 Survevalutehase skeem
a - kambri täitmine; b - vormi täitmine.

Survevormimise puudused on järgmised:
- vormide valmistamise keerukus ja kestus, nende kõrge hind ja madal vastupidavus, eriti kõrge sulamistemperatuuriga sulamitest valandite valmistamisel;
- valandites on raske gaasi välistada, mis mitte ainult ei vähenda tihedust, vaid ei võimalda ka toote kuumtöötlust;
- madal vormivastavus põhjustab jääkpingete tekkimist;
- keerukate õõnsustega valandite valmistamine ja väljavõtmine on keeruline.
Märgitud puudused piiravad valandite ja sulamite valikut, millest neid saab valmistada.
Survevaluga toodetakse tsingi-, alumiiniumi-, magneesiumi- ja vasesulamitest õhukeseseinalisi valandeid, mis kaaluvad mõnest grammist kuni mitmekümne kilogrammini. Võimalik valmistada tugevdatud valandeid. Kõige sagedamini kasutatakse seda valumeetodit autotööstuses, lennunduses, elektri- ja raadiotööstuses ning instrumentide valmistamisel. Võrreldes liivavaluga väheneb valandi kaal mitu korda.

Tugev metallist stantsimine . Selle tehnoloogilise protsessi olemus seisneb selles, et pressile paigaldatakse metallivaluvorm, metall valatakse temperatuuril, mis on madalam kui likviidsustemperatuur, ja rakendatakse stantsimisrõhku kuni 30 MPa või rohkem.
Erinevalt survevalust, kus metall valatakse vedelas olekus, toimub sulamine enamikul juhtudel vabas olekus ja rõhk mõjutab vormi täitmist, vedela metalli tembeldamisel stantsi rõhk ei vähene enne, kui kristallisatsiooniprotsessi lõpp. Kõrge rõhk jõu rakendamise alghetkel aitab kaasa sulatis sisalduvate gaaside täielikule lahustumisele ja sulatise täitumisele vormi kitsaimate tühikutega. Rõhk põhjustab kristallisatsiooniprotsessi käigus tahkunud metalli plastilise deformatsiooni ja välistab metallivormidesse valamisele iseloomuliku valamise; purustab kristalliite ja suurendab mikrostruktuuri homogeensust töödeldavate detailide ristlõikes. Lisaks on oliivide omadused, mis on võrreldavad survetöötluse (kuumsepistamise) abil saadud toorikute omadustega, ning saavutatakse valandite suurim mõõtmete täpsus.
Tahke metalli stantsimine on sisuliselt vahepealne meetod valamise ja kuumstantsimise vahel. Seetõttu hõlmab konstruktsioonide valmistatavuse nõue kõiki survevalule omaseid piiranguid ja täiendavaid piiranguid, mis kehtivad mahustantsimise teel saadud toorikutele.

13.3. Projekteeritud detaili tooriku valamise ratsionaalse meetodi valik

Tehnoloogiliste toodete projekteerimise käigus peab disainer tagama mitte ainult nende tööomadused, vaid optimeerima ka tootmiskulusid.
Sama osa saab valmistada erineval viisil saadud toorikutest. Valu saamise meetodi valimise aluspõhimõte on tagada, et selle mõõtmed oleksid võimalikult lähedased kavandatud detailile. Sel juhul väheneb oluliselt metalli tarbimine, töötlusmaht ja detaili valmistamise tootmistsükkel. Samas viibides hanke tootmine suurendasid kulutusi tehnoloogilised seadmed ja seadmed, nende remont ja hooldus. Seetõttu on tooriku hankimise meetodi valimisel vaja läbi viia kahe tootmisetapi tehniline ja majanduslik analüüs - hankimine ja töötlemine.
Peamised tegurid, mis määravad valandi valmistamise meetodi valiku, on samad, mis sepistest valmistatud detailide projekteerimisel. Toote disainiks ja tehnoloogilisteks omadusteks on tooriku kuju ja mõõtmed; pinnakihi nõutav täpsus ja omadused; tooriku materjali tehnoloogilised omadused ja toodete valmistamise programm.
Töödeldava detaili vormid ja mõõtmed. Liivavormidesse ja investeerimismudelitesse valamine võimaldab saada keerulisi kujundeid erinevate õõnsuste ja aukudega. Samal ajal seavad mõned valumeetodid (survevalu, tsentrifugaalvalu jne) teatud piirangud valu kujule ja selle valmistamise tingimustele.
Liivavalu puhul on tooriku mõõtmed praktiliselt piiramatud. Sageli on sel juhul piirav parameeter minimaalsed mõõtmed tooted (näiteks valandi seina paksus).
Vorm(keerukuse rühm) ja mõõtmed(mass) mõjutavad nende maksumust. Pealegi mõjutab tooriku mass aktiivsemalt, kuna sellega on seotud seadmete, tööriistade jms kulud.
Tooriku pinnakihi nõutav täpsus ja omadused. Toorikute geomeetriliste kujundite ja mõõtmete täpsus mõjutab oluliselt nende maksumust. Mida kõrgemad on nõuded valandite täpsusele, seda suurem on nende valmistamise hind. Selle määrab peamiselt seadmete kallinemine, nende kulumistalerantsi vähenemine, kõrgemate täpsusparameetritega seadmete kasutamine, nende hooldus- ja töökulude tõus jne.
Tooriku pinnakihi omadused mõjutavad selle edasise töötlemise võimalust ja detaili tööomadusi (näiteks väsimustugevus, kulumiskindlus). See moodustub peaaegu kõigis tooriku valmistamise etappides. Valitud meetod määrab mitte ainult pinnakihi kareduse, vaid ka füüsikalised ja mehaanilised omadused.
Võrdleme näiteks liivavormidesse valamisel ja surve all toodetud toorikuid. Esimesel juhul saadakse krobeline ebatäpne pind. Sellise tooriku töötlemisel lõikamise teel tekib tööriistale ebaühtlane koormus, mis omakorda vähendab töötlemise täpsust.
Survevalu meetodil saadud toorik on väikese karedusega (tabel 13.1), kuid suure jahutuskiiruse ja painduvuse puudumise tõttu tekivad valu pinnakihis tõmbejääkpinged, mis võivad põhjustada tooriku ja valu kõverdumist. pragude moodustumine.
Valumaterjali tehnoloogilised omadused. Iga tooriku valmistamise meetod nõuab materjalilt teatud valuomaduste komplekti. Seetõttu seavad materjali tehnoloogilised omadused sageli valumeetodi valikule piiranguid. Seega on sellel kõrged valuomadused, nii et sellest sulamist valandeid saab saada kõigi tuntud valumeetoditega. Toorikute valmistamisel kõrglegeeritud terasest, mida iseloomustab madal voolavus, kasutatakse tavaliselt kõige kallimat meetodit - investeerimisvalu.
Tehnoloogilised omadused mõjutavad valandite valmistamise kulusid. Näiteks valandite valmistamisel üleminek malmist terasele tõstab toorikute maksumust (ilma materjalikuluta) 20-30%.
Kui samast materjalist toorikud saadakse erinevatel valumeetoditel, on neil pinnakihiga mitteidentsed omadused (tabel 22.1). Niisiis on valandite valmistamisel liivavormidesse valamise karedus Ra80-20 mikronit ja survevalamisel Ra 10-2,5 mikronit.
Tüüp mõjutab valumeetodi valikut. Näiteks suuremahulise ja masstootmise tingimustes on metalli- ja kestavorme kasutades valumeetodid kulutõhusad. Nendel tingimustel raskesti töödeldavatest materjalidest valandite saamiseks on võimalik kasutada investeerimisvalu ning T-sulamiga värvilistest metallisulamitest õhukeseseinaliste toorikute valmistamisel. Identsete toodete arvu vähenemisega võivad end ära tasuda vaid lihtsad ja odavad tööriistad. Niisiis kasutatakse väikesemahulises ja üheosalises tootmises liivavalu puidust mudelite abil. Samas on valanditel rohkem kattumisi ja valukaldeid kui toorikute valmistamisel spetsiaalsete valumeetoditega. Valuprogrammi laienemisega muutub majanduslikult otstarbekaks metallist musterplaatide kasutamine liivvalus ning valuvormide ja valandite valmistamine automaatliinidel või kallimate erivalumeetodite kasutamine. Sel juhul on võimalik saada pinnakihi kõrgete omadustega ning väiksemate mõõtmete tolerantside ja töötlusvarudega toorikuid.
Ettevõtte tootmisvõimalused. Uut tüüpi projekteeritud osade tootmise korraldamisel tuleb lisaks tehnoloogiliste protsesside arendamisele tuvastada vajadus uute seadmete, tootmisruumide ostmiseks, lisamaterjalid jne. Sel juhul tehakse seadmete, tööriistade ja materjalide valik eelneva tehnilise ja majandusliku analüüsi põhjal.
Toodete kujundamise protsess, mille tootmine peaks toimuma olemasoleva ettevõtte tingimustes, peaks olema seotud tehnoloogiliste võimalustega. Selleks on vaja omada infot saadaolevate seadmete tüübi ja koguse, tootmispindade, remondibaasi võimaluste, tugiteenuste jms kohta.
Paljud mainitud tegurid on omavahel seotud. Näiteks metallvormidesse valamise kasutuselevõtt võib oluliselt vähendada tootmispinna vajadust valukojas, vähendades masinate üldmõõtmeid, vähendades vormimaterjalide kulu jne. Kuid teisest küljest nõuab vormide valmistamine ja parandamine tööriista- ja remonditöökodades lisakulusid.

13.4. Sulamite valuomadused ja nende mõju valandite projekteerimismõõtmetele ja -kujule

Valuomaduste hulka kuuluvad metallide ja sulamite tehnoloogilised omadused, mis avalduvad vormi täitmisel, kristalliseerumisel ja valandite vormis jahutamisel. Olulisemad valuomadused on, (mahuline ja valamine), sulamite kalduvus moodustada pragusid, absorbeerida gaase jne.
Sujuvus- see on metallide ja sulamite võime voolata sulas olekus läbi kanalite, täita selle õõnsused ja selgelt reprodutseerida valandi kontuure.
Valatud sulamite voolavus sõltub kristalliseerumise temperatuurivahemikust, sulatise viskoossusest ja pindpinevusest, metalli ja vormi temperatuurist, valamise ajal jne.
Kaubanduslikult puhtad metallid ja konstantsel temperatuuril kristalliseeruvad sulamid (eutektilised sulamid) on parema voolavusega kui sulamid, mis moodustavad tahkeid lahuseid ja tahkuvad temperatuurivahemikus. Pindpinevuse suurenemisega väheneb voolavus intensiivsemalt, mida õhem on kanal vormis. Sulametalli valamise temperatuuri ja vormi temperatuuri tõusuga paraneb voolavus. Vormimaterjali soojusjuhtivuse suurendamine väheneb. Seega eemaldab liivavorm soojust aeglasemalt ja sulametall täidab seda paremini kui metallvorm.
Sulamite voolavus oleneb ka sellest keemiline koostis: fosfor, räni ja süsinik parandavad seda ning väävel halvendab. Hallmalm sisaldab rohkem süsinikku ja räni kui teras ning seetõttu on selle voolavus parem.
Erinevate valusulamite minimaalne võimalik seinapaksus ei ole sama ja see on liiva valamisel, milleks on: väike - 3-4 mm, keskmine - 8-10 mm, suur - 12-15 mm; ja terasvalu jaoks - vastavalt 6-7 mm, 10-12 mm ja 15-20 mm.
Metalli voolavus määratakse spetsiaalsete tehnoloogiliste proovide valamise teel ja seda hinnatakse teatud kujuga kanali täidetud õõnsuse lineaarsete mõõtmetega. Hallmalmil on suurim voolavus ja magneesiumisulamitel madalaim.
Kokkutõmbumine- valusulamite omadus vähendada mahtu tahkumise ja jahutamise ajal. Valandite kokkutõmbumisprotsessid toimuvad sulametalli vormi valamise hetkest kuni valandi täieliku jahtumiseni. On lineaarne ja mahuline kokkutõmbumine, väljendatuna suhtelistes ühikutes.
Lineaarne kokkutõmbumine- valandi mõõtmete vähendamine, kui see jahutatakse temperatuurist, mille juures tekib tugev kest, mis talub sulametalli survet, temperatuurini keskkond. Lineaarne kokkutõmbumine määratakse suhtega

ε lin \u003d (l f -l alates) . 100% / l f,

kus l f ja l from on vormiõõnsuse ja valamise mõõtmed temperatuuril 20°C.

Lineaarset kokkutõmbumist mõjutab sulami keemiline koostis; täitmistemperatuur; sulami jahutuskiirus vormis; mass, valandi kujundus ja vorm. Seega väheneb see süsiniku ja räni sisalduse suurenemisega. Alumiiniumisulamite kokkutõmbumine vähendab suurenenud ränisisaldust. Sulami vormi valamise temperatuuri tõus toob kaasa valamise kokkutõmbumise suurenemise. Valatud sulamite lineaarse kokkutõmbumise väärtused on toodud tabelis 13.2.

Tabel 13.2

Sulamite lineaarne kokkutõmbumine

		Lineaarne kokkutõmbumine, %
Malm: hall modifitseeritud ja legeeritud Tugevalt legeeritud Suur tugevus tempermalmist Valge	väike Keskmine Suur väike väike väike väike	1,0…1,25 0,75…1,0 0,5…0,75 1,25…1,75 0,5…1,25 0,5…2,0 1,5…2,0
Süsinikterased	väike Keskmine Suur	1,8…2,2 1,6…2,1 1,4…1,8
Pronks (tina, tinavaba) ja messing	väike Keskmine Suur	1,4…1,6 1,0…1,4 0,8…1,2
Alumiinium ja magnetsulamid	väike Keskmine Suur	0,8…1,2 0,5…1,0 0,3…0,8

Märge: suured väärtused kokkutõmbumine viitab lihtsatele vaba kahanemisega valanditele ja väiksematele - keerulise kokkutõmbumisega keerukatele valanditele.

Mahuline kokkutõmbumine- sulami mahu vähenemine selle jahutamisel vormis valamise moodustamise ajal. Mahuline kokkutõmbumine on ligikaudu võrdne kolmekordse lineaarse kahanemisega ja avaldub valandites kokkutõmbumisõõnsuste, pragude ja kõveruste kujul.
kokkutõmbuvad kestad- valamise kohtades paiknevad suhteliselt suured õõnsused, mis kõvastuvad viimasena (joon. 13.1, a). Esiteks moodustub valuvormi seinte lähedale tahkest metallist koorik. Kuna sulatise kokkutõmbumine vedelikust tahkesse olekusse üleminekul ületab koore kokkutõmbumist, väheneb metalli tase valandi kõvastumata osas tasemeni. ah.
Järgmisel ajahetkel kasvab koorikule uus kiht ja vedeliku tase langeb tasemeni b-b. Seda jätkatakse kuni kõvenemisprotsessi lõpuni. Sulatuse taseme langus tahkestumise ajal põhjustab kontsentreeritud kokkutõmbumisõõnsuse moodustumist. Kontsentreeritud kokkutõmbumisõõnsused tekivad valandite valmistamisel kaubanduslikult puhastest metallidest, kitsa kristallisatsiooniintervalliga eutektilistest sulamitest.

Riis. 13.2 Kokkutõmbuva kesta (a) ja kokkutõmbumise (b) moodustamise skeem:
1 - kõva metalli koorik; 2 - uus tahke metallikiht; 3 - kokkutõmbuv kest;
4 - vedel faas; 5 - eraldatud rakud; 6 - kokkutõmbumise poorsus

kokkutõmbumise poorsus- kokkutõmbumise tagajärjel valandisse tekkinud tühimike kogunemine laialdaselt nendes valu kohtades, mis tahkusid viimati ilma sulametallile ligipääsuta (joon. 13.1, b). Tahke aine temperatuuri lähedal kristallid ühinevad üksteisega. See viib vedelfaasi jääke sisaldavate rakkude eraldamiseni. Väikese koguse metalli tahkumine sellises rakus toimub ilma juurdepääsuta naaberrakkude toitesulatisele. Kokkutõmbumise tulemusena saadakse igas rakus väike kokkutõmbumisõõnsus. Paljud neist intergranulaarsetest mikrokahanevatest õõnsustest moodustavad poorsuse, mis paikneb metallikristallide piires.
Sulametalli pideva tarnimise tõttu protsessis kuni täieliku tahkumiseni on võimalik saada valandeid ilma kokkutõmbumisõõnsuste ja poorsuseta. Sel eesmärgil paigaldatakse valanditele kasumid - reservuaarid, mis tagavad sulametalli juurdepääsu valupiirkondadele, mis tahkuvad viimasena.
Kasum ei saa alati tagada sulametalli juurdepääsu valu paksendatud osale (joonis 13.2, a). Selles kohas moodustub kokkutõmbumisõõnsus ja poorsus. Paigaldamine paksendatud kasumialale (joon. 13.2, b) hoiab ära kokkutõmbumisõõnsuse ja poorsuse tekke.

Riis. 13.3 Kahanemisõõnsuste, poorsuse ja valandite pragude vältimise viisid:
1,3 - kasum; 2 - kokkutõmbuv kest;4 - väliskülmikud;
5 - sisemine külmik; 6 - valamine

Kokkutõmbumisõõnsuste ja poorsuse teket saab vältida, kui paigaldada vormi välised külmikud (joon. 13.2, c) või sisekülmikud (joonis 13.2, d). Tänu jahuti kõrgele soojusjuhtivusele ja suurele soojusmahtuvusele eemaldatakse valandite massiivsest osast soojus intensiivsemalt kui õhukesest. See aitab kaasa massiivsete ja õhukeste osade tahkumiskiiruste ühtlustamisele, samuti kahanemisõõnsuste ja poorsuse kõrvaldamisele. Sisemised külmikud on valmistatud valandiga samast sulamist. Kui vorm on täidetud, sulatatakse osaliselt sisemised jahutid ja keevitatakse valumetalli külge.
Valandites tekivad õhukeste ja massiivsete osade ebaühtlase tahkumise ning jahtumisel hallituse poolt kahanemise pärssimise tulemusena pinged, mis on mida suuremad, seda väiksem on vormi ja südamike vastavus. Kui pinge väärtus ületab valusulami tõmbetugevuse valu antud valandiosas, tekivad selle korpusesse praod. Kui valatud sulam on piisava tugevuse, plastilisusega ja suuteline vastu pidama tekkivatele pingetele, siis voolavuspiiri ületamisel moondub valu geomeetriline kuju pärast selle eemaldamist.
kuumad praod toodetes tekivad metalli kristalliseerumise ja kokkutõmbumise protsessis vedelast olekust tahkesse olekusse üleminekul tahke aine temperatuuri lähedasel temperatuuril. Kuumad praod kulgevad piki kristallide piire ja neil on oksüdeerunud pind. Sulamite kalduvus kuumade pragude tekkeks suureneb mittemetalliliste lisandite, gaaside (vesinik, hapnik), väävli ja muude lisandite juuresolekul. Lisaks põhjustavad valandites kuumade pragude tekkimist teravad üleminekud paksult õhukeseks, teravad nurgad, väljaulatuvad osad jne. Valu kõrged temperatuurid suurendavad pragude tekkimise tõenäosust, mis on tingitud metallikristallide kasvust ja temperatuuride erinevusest valandite üksikutes osades. valamine.
Valandite kuumade pragude tekkimise vältimiseks on vaja luua peeneteralise struktuuri teket soodustavad tingimused; tagada valandite õhukeste ja massiivsete osade samaaegne jahutamine; suurendada valuvormide paindlikkust; võimaluse korral vähendage sulami valamistemperatuuri.
külmad praod esinevad toodetes, kui sulam on täielikult tahkunud. Valandi õhukesed osad jahtuvad ja kahanevad kiiremini kui paksud. Selle tulemusena tekivad valus pinged, mis põhjustavad pragude tekkimist. Külmpraod tekivad kõige sagedamini keeruka konstruktsiooniga õhukeseseinalistes valandites sulamitest, millel on kõrge elastsusomadused ja kokkutõmbumine madalal temperatuuril, samuti madal soojusjuhtivus. Valandite külmpragunemise ohtu suurendab sulamis sisalduvate kahjulike lisandite olemasolu (näiteks terases sisalduv fosfor).
Külmapragude tekke vältimiseks on vaja külmikute abil tagada kõikides sektsioonides valandite ühtlane jahutamine, kasutada suure plastilisusega sulameid, lõõmutada valandeid jne.
Koolutamine- valandi kuju ja mõõtmete muutumine jahutamisel tekkivate pingete mõjul. Väändumine suureneb vormi ja südamike vähese vastavuse, valandi konfiguratsiooni komplitseerimise ja jahutuskiiruse suurenemise korral, mis põhjustab valu üksikute osade vahel ebaühtlast jahtumist ja erinevat kokkutõmbumist. Väände vältimiseks on vaja luua ratsionaalne valukujundus, mis tagab ühtlase jahutuse. Külmikute (sisemine, välimine) kasutamine võimaldab võrdsustada valu massiivsete ja õhukeste osade jahutuskiirust.
Segregatsioon- sulami keemilise koostise heterogeensus valu erinevates osades. See tekib toote tahkestumise ajal sulami üksikute komponentide erineva lahustuvuse tõttu tahkes ja vedelas faasis. Mida suurem on see erinevus, seda ebahomogeensemalt jaotub lisand valandi lõikes. Vähendamiseks suurendage tooriku jahutuskiirust.
Kalduvus gaasi neeldumisele on vedelas olekus valatud sulamite võime lahustada hapnikku, lämmastikku ja vesinikku. Nende lahustuvus suureneb sulatise ülekuumenemisel (valamistemperatuur). Ka metalli liikumine vormis väikeste voogude või turbulentse vooluga aitab kaasa gaaside lahustuvuse suurenemisele. Liigse gaasisisalduse korral eralduvad need sulatisest gaasimullidena, mis võivad pinnale hõljuda või valandisse jääda, moodustades gaasitaskuid, poorsust või mittemetallilisi lisandeid, mis vähendavad gaasi mehaanilisi omadusi ja tihedust. valandid.
Valundite gaasitaskute ja poorsuse vähendamiseks tuleks metalli sulatamine läbi viia räbustikihi all või kaitsvas gaasikeskkonnas, kasutades hästi kuivatatud laengumaterjale. Lisaks on vaja suurendada vormi ja südamike gaasi läbilaskvust, vähendada vormiliiva niiskust, kuivatada vorme jne.
Valandites võivad esineda ka sellised defektid nagu alatäitmine, moondumine, räbu kestad jne.
alatäitmine tekib siis, kui tõkestussüsteem on valesti konstrueeritud, ebapiisav sulam või metall lekib vormipistikusse.
viltu põhjuseks võib olla varraste või vormide ebatäpne kokkupanek, välismõjudest tingitud vormipoolte juhuslik nihkumine.
Moonutatud valandite vältimiseks tuleks välja töötada ratsionaalsem valamise konstruktsioon ja valamistehnoloogia.
räbu kestad moodustuvad räbu vähenenud viskoossusega, väravasüsteemi ebapiisava efektiivsusega, vale või hooletu valamise korral.
põlenud- pinnadefekt, mis on tingitud liiga kõrgest valamisetemperatuurist, ülemäärasest kõvenemisajast, halvast tihendamisest või halvast liivakvaliteedist.
Välisvalu defektid tuvastatakse välise kontrolliga kohe pärast toorikute vormist eemaldamist või puhastamist, sisemised vead aga radiograafilise ja ultraheli meetoditega.
Radiograafiliste meetodite (radiograafia, gammagraafia) kasutamisel puutuvad valandid kokku röntgen- või gammakiirgusega. Nende meetodite abil selgub defekti olemasolu, selle esinemise suurus ja sügavus.
Kell ultraheli juhtimine valu seina läbiv laine, kui see puutub kokku defekti piiriga (pragu, kest jne), peegeldub osaliselt. Peegelduse intensiivsust kasutatakse defektide olemasolu, suuruse ja sügavuse hindamiseks.
Valandite praod tuvastatakse fluorestsentskontrolli, magnet- või värvivigade tuvastamise teel.
Avastatud defektid võivad olla parandatavad ja parandamatud. Seega saab terasvalandite väändumist korrigeerida sirgendamisega. Välised defektid keevitatakse kaare või gaaskeevitus. Kui suured valandid on alatäidetud, on mõnikord võimalik defekte parandada vedela metalli valamise teel. Kestad ja poorsus kõrvaldatakse immutamise teel või tihendatakse erinevate pahtlite, pahtlite või liimidega. Parandamatu abielu nõuab valandi kujunduse või selle valmistamise tehnoloogia ülevaatamist.

Küsimused enesekontrolliks

1. Millised tegurid mõjutavad saadud valandi kvaliteeti?
2. Sõnastada ühe- ja korduvkasutatavates metallvormides valandite valmistamise meetodite tehnoloogilised võimalused.
3. Millised tegurid mõjutavad ratsionaalse valumeetodi valikut projekteeritud detaili tooriku valmistamiseks?
4. Milliseid valamismeetodeid teate?
5. Millised valuomadused mõjutavad saadud valandite kvaliteeti? Tooge näiteid kõrge ja madala valuomadustega sulamitest.
6. Mida keemilised elemendid mõjutada raua-süsiniku sulandite valuomadusi? Millised tegurid mõjutavad sulatise voolavust? Selgitage voolavuse mõju valandi kujundusele.
7. Nimetage peamised kahanemist mõjutavad tegurid valandite saamise protsessis. Millised defektid tekivad toorikutel kokkutõmbumise tagajärjel?
8. Millistel põhjustel tekib valandite kõverdumine nende valmistamisel?

Kõiki metalle saab valada. Kuid mitte kõigil metallidel pole ühesuguseid valuomadusi, eriti voolavus - võime täita mis tahes konfiguratsiooniga vormi. Valuomadused sõltuvad peamiselt metalli keemilisest koostisest ja struktuurist. Sulamistemperatuur on oluline. Madala sulamistemperatuuriga metalle on lihtne tööstuslikult valada. Lihtmetallidest on terasel kõrgeim sulamistemperatuur. Metallid jagunevad mustadeks ja värvilisteks. Mustmetallid on teras, kõrgtugev malm ja malm. Värviliste metallide hulka kuuluvad kõik muud metallid, mis ei sisalda märkimisväärses koguses rauda. Valamiseks kasutatakse eelkõige vase, nikli, alumiiniumi, magneesiumi, plii ja tsingi baasil valmistatud sulameid. SULMID.

Mustad metallid.

Saage.

Tööstuslikuks valuks on viis teraseklassi: 1) madala süsinikusisaldusega (süsinikusisaldusega alla 0,2%); 2) keskmine süsinik (0,2–0,5% süsinikku); 3) kõrge süsinikusisaldusega (üle 0,5% süsiniku); 4) vähelegeeritud (vähem kui 8% legeerivaid elemente) ja 5) kõrglegeeritud (üle 8% legeerivaid elemente). Keskmise süsinikusisaldusega terased moodustavad suurema osa mustmetallide valanditest; sellised valandid on reeglina standardse klassi tööstustooted. Erinevad liigid Legeerteraste eesmärk on saavutada kõrge tugevus, plastilisus, sitkus, korrosioonikindlus, kuumakindlus ja väsimustugevus. Valatud terased on omadustelt sarnased sepistatud terastele. Sellise terase tõmbetugevus on 400 kuni 1500 MPa. Valandite mass võib varieeruda laias vahemikus - 100 g kuni 200 tonni või rohkem, paksus sektsioonis - 5 mm kuni 1,5 m. Valandi pikkus võib ületada 30 m. Teras on universaalne materjal valamiseks . Tänu oma suurele tugevusele ja plastilisusele on see suurepärane materjal masinaehituses.

tempermalm.

Kõrgtugevat malmi on kaks peamist klassi: tavaline kvaliteet ja perliit. Valandeid valmistatakse ka mõnest legeeritud kõrgtugevast malmist. Kõrgtugeva malmi tõmbetugevus on 250–550 MPa. Tänu oma väsimuskindlusele, suurele jäikusele ja heale töödeldavusele sobib see ideaalselt tööpinkide ja paljude muude masstootmiste jaoks. Valandite mass on 100 g kuni mitusada kilogrammi, paksus sektsioonis ei ületa tavaliselt 5 cm.

Malm.

Malmid hõlmavad laias valikus raud-süsinik-räni sulameid, mis sisaldavad 2–4% süsinikku. Valamiseks kasutatakse nelja peamist malmitüüpi: hall, valge, jahutatud ja pool. Malmi tõmbetugevus on 140-420 MPa ja mõne legeeritud malmi tõmbetugevus kuni 550 MPa. Malmi iseloomustab madal plastilisus ja madal löögitugevus; disainerite jaoks peetakse seda hapraks materjaliks. Valandite kaal - 100 g kuni mitu tonni. Malmist valandeid kasutatakse peaaegu kõigis tööstusharudes. Nende maksumus on madal ja neid on lihtne töödelda.

Nodulaarse grafiidiga malm.

Grafiidi sfäärilised lisandid annavad malmile elastsuse ja muud omadused, mis eristavad seda soodsalt hall malm. Grafiidi lisandite sfäärilisus saavutatakse malmi töötlemisel vahetult enne valamist magneesiumi või tseeriumiga. Nodulaarse grafiidiga malmi tõmbetugevus on 400–850 MPa, plastilisus 20–1%. Tõsi, mügargrafiidiga malmile on iseloomulik sälgulise proovi väike löögitugevus. Valandite ristlõike paksus võib olla nii suur kui ka väike, kaal - 0,5 kg kuni mitu tonni.

Värvilised metallid.

Vask, messing ja pronks.

Valamiseks on saadaval palju erinevaid vasepõhiseid sulameid. Vaske kasutatakse juhtudel, kui on vaja kõrget soojus- ja elektrijuhtivust. Messingit (vase ja tsingi sulam) kasutatakse siis, kui soovitakse mitmesuguste üldiste rakenduste jaoks odavat, mõõdukalt korrosioonikindlat materjali. Valumessingi tõmbetugevus on 180–300 MPa. Pronksi (vase ja tina sulam, millele saab lisada tsinki ja niklit) kasutatakse juhtudel, kui on vaja suurendada tugevust. Valatud pronkside tõmbetugevus on 250–850 MPa.

Nikkel.

Vase-nikli sulamitel (nagu monel metall) on kõrge korrosioonikindlus. Nikkel-kroomi sulameid (nagu inconel ja nikroom) iseloomustab kõrge soojustakistus. Molübdeen-nikli sulamid on kõrgel temperatuuril väga vastupidavad vesinikkloriidhappele ja oksüdeerivatele hapetele.

Alumiiniumist.

Alumiiniumisulamitest valatud tooted on viimasel ajal kerguse ja tugevuse tõttu üha laiemalt kasutusel. Sellistel sulamitel on üsna kõrge korrosioonikindlus, hea soojus- ja elektrijuhtivus. Valatud alumiiniumisulamite tõmbetugevus jääb vahemikku 150–350 MPa.

Magneesium.

Magneesiumisulameid kasutatakse seal, kus kergus on esikohal. Valatud magneesiumisulamite tõmbetugevus on 170–260 MPa.

Titaan.

Titaan, tugev ja kerge materjal, sulatatakse vaakumis ja valatakse grafiitvormidesse. Fakt on see, et jahutamise ajal võib titaanpind saastuda reaktsiooni tõttu vormimaterjaliga. Seetõttu osutub titaan, mis on valatud muudesse vormidesse, välja arvatud mehaaniliselt töödeldud ja pressitud pulbristatud grafiidi vormid, pinnalt tugevalt saastunud, mis väljendub suurenenud kõvaduses ja väheses paindetaluvuses. Titaanivalu kasutatakse peamiselt kosmosetööstuses. Valatud titaani tõmbetugevus on üle 1000 MPa suhtelise pikenemisega 5%.

Haruldased ja väärismetallid.

Valandeid kullast, hõbedast, plaatinast ja haruldastest metallidest kasutatakse ehetes, hambaravitehnikas (kroonid, täidised), osa elektroonikakomponentide osi valmistatakse ka valamise teel.

VALAMISE MEETODID

Peamised valumeetodid on: staatiline valamine, survevalu, tsentrifugaalvalu ja vaakumvalu.

Staatiline täitmine.

Kõige sagedamini kasutatakse staatilist täidist, s.o. fikseeritud vormi valamine. Selle meetodi abil valatakse sulametall (või mittemetallist - plast, klaas, keraamiline suspensioon) lihtsalt fikseeritud vormi õõnsusse, kuni see on täidetud, ja hoitakse, kuni see tahkub.

Survevalu.

Valumasin täidab metallist (terasest) vormi (mida tavaliselt nimetatakse vormiks ja mis võib olla mitme õõnsusega) sulametalliga rõhul 7–700 MPa. Selle meetodi eelisteks on kõrge tootlikkus, kõrge pinnakvaliteet, valatud toote täpsed mõõtmed ja minimaalne töötlusvajadus. Tüüpilised survevalumetallid on tsingi, alumiiniumi, vase ja tina-plii baasil sulamid. Madala sulamistemperatuuri tõttu on need sulamid väga kohandatavad ning võimaldavad kitsaid mõõtmete tolerantse ja suurepärast valamist.

Valandite konfiguratsiooni keerukust survevalu puhul piirab asjaolu, et valuvormist eraldamisel võib valu kahjustada. Lisaks on toodete paksus mõnevõrra piiratud; eelistatumad tooted on õhukesed lõigud, milles sulam tahkub kiiresti ja ühtlaselt.

Survevalu masinaid on kahte tüüpi - külmkamber ja kuumkamber. Kuuma kambriga masinaid kasutatakse peamiselt tsingisulamite jaoks. Kuum kamber on sukeldatud sulametalli sisse; suruõhu kergel rõhul või kolvi toimel surutakse vedel metall kuumpressimiskambrist välja vormi. Külmkambrivalu masinates täidab sulaalumiinium, magneesium või vasesulam 35–700 MPa rõhu all vormi.

Survevalu kasutatakse paljudes kodumasinates (tolmuimejad, pesumasinad, telefonid, lambid, kirjutusmasinad) ja väga laialt – autotööstuses ja arvutite tootmises. Valandid võivad kaaluda mõnekümnest grammist kuni 50 kg või rohkemgi.

Tsentrifugaalvalu.

Tsentrifugaalvalu korral valatakse sulametall liiva- või metallivaluvormi, mis pöörleb ümber horisontaal- või vertikaaltelje. Tsentrifugaaljõudude mõjul paiskub metall tsentraaltorust vormi perifeeriasse, täites selle õõnsused ja kõveneb, moodustades valu. Tsentrifugaalvalu on ökonoomne ja teatud tüüpi toodete jaoks (teljesümmeetrilist tüüpi torud, rõngad, kestad jne) sobib paremini kui staatiline valamine.

Vaakum täitmine.

Metallid, nagu titaan, legeerteras ja supersulamid, sulatatakse vaakumis ja valatakse mitmesse vormi, näiteks grafiiti, mis asetatakse vaakumi alla. Selle meetodi abil vähendatakse oluliselt gaaside sisaldust metallis. Vaakumvalamisel saadud valuplokid ja valandid ei kaalu rohkem kui paarsada kilogrammi. Harvadel juhtudel valatakse vaakumkambris suures koguses tavatehnoloogiaga sulatatud terast vormidesse või sellesse paigaldatud valukoppadesse edasiseks õhuvalamiseks. Suurte mõõtmetega metallurgilised vaakumkambrid pumbatakse välja mitme pumbaga süsteemidega. Selle meetodiga saadud terast kasutatakse eritoodete valmistamiseks sepistamise või valamise teel; seda protsessi nimetatakse vaakumdegaseerimiseks.

VORMIDE VALAMINE

Valuvormid jagunevad mitmeks ja ühekordseks (liiv). Mitu valuvormi on metallist (vormimisvormid ja -vormid) või grafiidist või keraamilisest tulekindlast materjalist.

Mitu vormi.

Terase metallvormid (vormid ja valuvormid) on tavaliselt valmistatud malmist, mõnikord ka kuumakindlast terasest. Värviliste metallide, nagu messing, tsink ja alumiinium, valamisel kasutatakse malmi, vase ja messingi vorme.

Hallitusseened.

See on kõige levinum mitme valuvormi tüüp. Kõige sagedamini on valuvormid valmistatud malmist ja neid kasutatakse teraskankide saamiseks esialgne etapp sepistatud või valtsitud terase tootmine. Vormid on lahtised valuvormid, kuna metall täidab need ülalt raskusjõu toimel. Kasutatakse ka "läbi" vorme, mis avanevad nii ülevalt kui alt. Vormide kõrgus võib olla 1–4,5 m, läbimõõt 0,3–3 m. Valu seina paksus oleneb vormi suurusest. Konfiguratsioon võib olla erinev - ümarast ristkülikukujuliseks. Vormi õõnsus laieneb veidi ülespoole, mis on vajalik valuploki väljatõmbamiseks.

Valamiseks valmis vorm asetseb paksul malmplaadil. Reeglina täidetakse vormid ülalt. Hallituse õõnsuse seinad peavad olema siledad ja puhtad; valamisel peate tagama, et metall ei pritsiks ega pritsiks seintele. Valatud metall tahkub vormis, misjärel valuplokk eemaldatakse (“valuplokk eemaldatakse”). Pärast vormi jahtumist puhastatakse see seest, pritsitakse vormivärviga ja kasutatakse uuesti. Üks vorm võimaldab saada 70-100 valuplokki. Edasiseks töötlemiseks sepistamise või valtsimise teel kuumutatakse valuplokk kõrge temperatuurini.

Kokili.

Need on kinnised metallivaluvormid, millel on toote konfiguratsioonile vastav sisemine õõnsus ja värav (valamise) süsteem, mis on valmistatud malmist, pronksist, alumiiniumist või terasplokist töötlemisel. Jahutusvorm koosneb kahest või enamast osast, mille ühendamise järel on ülaosas vaid väike auk sulametalli valamiseks. Sisemiste õõnsuste moodustamiseks asetatakse vormi kipsi, liiva, klaasi, metalli või keraamilised "vardad". Survevalu toodab valandeid alumiiniumi, vase, tsingi, magneesiumi, tina ja plii baasil valmistatud sulamitest.

Survevalu kasutatakse ainult juhtudel, kui on vaja saada vähemalt 1000 valandit. Vormi ressurss ulatub mitmesaja tuhande valandini. Vorm läheb vanarauaks, kui (sulametalli järkjärgulise läbipõlemise tõttu) valandite pinna kvaliteet hakkab lubamatult langema ja nende mõõtmete projekteeritud tolerantsid enam ei kehti.

Grafiit- ja tulekindlad vormid.

Sellised vormid koosnevad kahest või enamast osast, ühendamisel moodustub vajalik õõnsus. Vorm võib olla vertikaalse, horisontaalse või kaldpinnaga või eraldi plokkideks lahti võetav; see muudab valandi eemaldamise lihtsamaks. Pärast väljaviskamist saab vormi uuesti kokku panna ja uuesti kasutada. Grafiitvormid võimaldavad teha sadu valandeid, keraamilised vormid vaid üksikuid.

Grafiidist mitut vormi saab valmistada grafiidi töötlemise teel, samas kui keraamilisi vorme on lihtne vormida ja need on palju odavamad kui metallvormid. Survevalamisel saadud ebarahuldavate valandite korral saab uuesti valamiseks kasutada grafiit- ja tulekindlaid vorme.

Tulekindlad vormid on valmistatud kaoliinist (kaoliinist) ja muudest väga tulekindlatest materjalidest. Sel juhul kasutatakse kergesti töödeldavatest metallidest või plastidest valmistatud mudeleid. Pulber- või granuleeritud tulekindel materjal sõtkutakse saviga vees, saadud segu vormitakse ja vormitoorik põletatakse samamoodi nagu tellised või nõud.

Ühekordsed vormid.

Liivvaluvormidele on palju vähem piiranguid kui mõnele teisele. Need sobivad igas suuruses, mis tahes konfiguratsioonis, mis tahes sulamist valandite tootmiseks; nad on toote disaini suhtes kõige vähem nõudlikud. Liivavormid on valmistatud plastikust tulekindlast materjalist (tavaliselt räniliiv), andes sellele soovitud konfiguratsiooni, nii et valatud metall säilitab tahkumisel selle konfiguratsiooni ja seda saab vormist eraldada.

Vormiliiv saadakse savi ja orgaaniliste sideainetega liiva sõtkumisel vee peal spetsiaalses masinas.

Liivvormi valmistamisel näeb see ette ülemise toruava koos “kausiga” metalli valamiseks ja sisemise kanalite süsteemiga valandi varustamiseks sulametalliga tahkestumise ajal, vastasel juhul võivad valusse tekkida tühimikud. kuni tahkumise kokkutõmbumiseni (tüüpiline enamikule metallidele) (kahanevad kestad).

Kestvormid.

Neid vorme on kahte tüüpi: madala sulamistemperatuuriga materjal (kips) ja kõrge sulamistemperatuuriga materjal (peenel ränidioksiidi pulbril). Kipsist kestavorm valmistatakse nii, et sõtkutakse kipsmaterjal sideainega (kiirkõvastuv polümeer) vee peal õhukeseks ja vooderdatakse sellise seguga valumudel. Pärast vormimaterjali tahkumist lõigatakse, töödeldakse ja kuivatatakse ning seejärel “paaritakse” vormi kaks poolt ja valatakse. See valamismeetod sobib ainult värviliste metallide jaoks.

Kadunud vahavalu.

Seda valamisemeetodit kasutatakse Väärismetallid, teras ja muud kõrge sulamistemperatuuriga sulamid. Kõigepealt valmistatakse vorm, mis sobib valatava detailiga. Tavaliselt on see valmistatud madala sulamistemperatuuriga metallist või (töödeldud) messingist. Seejärel, täites vormi parafiini, plasti või elavhõbedaga (siis külmutatud), saadakse mudel ühe valandi jaoks. Mudel on vooderdatud tulekindla materjaliga. Koogivormi materjal on valmistatud peenest tulekindlast pulbrist (nt ränidioksiidi pulber) ja vedelast sideainest. Tulekindel voodrikiht tihendatakse vibratsiooniga. Pärast tahkumist vormi kuumutatakse, parafiin- või plastikmudel sulab ja vedelik voolab vormist välja. Seejärel vorm põletatakse gaaside eemaldamiseks ja valatakse kuumutatud olekus vedela metalliga, mis voolab raskusjõu, suruõhu rõhu all või tsentrifugaaljõudude toimel (tsentrifugaalvalu masinas).

Keraamilised vormid.

Keraamilised vormid on valmistatud kaoliinist, sillimaniidist, mulliidist (alumosilikaadid) või muudest väga tulekindlatest materjalidest. Selliste vormide valmistamisel kasutatakse tavaliselt kergesti töödeldavatest metallidest või plastist mudeleid. Pulbrilised või granuleeritud tulekindlad materjalid segatakse vedela sideainega (etüülsilikaadiga) želatiinse konsistentsini. Värskelt valmistatud vorm on plastikust, et mudelit saaks sellest eemaldada ilma vormiõõnsust kahjustamata. Seejärel kuumutatakse vorm kõrgel temperatuuril ja valatakse soovitud metalli sulamiga - teras, kõva rabe sulam, haruldaste metallide sulam jne. See meetod võimaldab valmistada mis tahes tüüpi vorme ja sobib nii väikese- mastaapne ja suuremahuline tootmine.