1. Основные понятия литейного производства модель, литниковая система, стержень и др. Литейная форма
 Скачать 267.03 Kb.
|
|
Распыление и грануляция (диспергирование) жидких металлов является одним из наиболее производительных методов получения порошков. Распыление расплава является относительно простым и дешевым технологическим процессом производства порошков металлов с температурой плавления до 1600 ºС. Сущность измельчения расплавленного металла состоит в дроблении струи расплава газом или водой при определённом давлении (распыление), либо ударами лопаток вращающегося диска (центробежное распыление), либо сливанием струи расплава в жидкую среду, например воду (грануляция). Принципиально процесс распыления металлической струи потоком газа возможен по нескольким схемам. Распыление может осуществляться потоком газа, соосно обтекающим струю расплава, обтекающим потоком газа, направленным под некоторым углом к оси струи, и газовым потоком, направленным к оси струи под прямым углом. 29. Физико-химические методы получения металлических порошков. К физико-химическим методам получения порошков относят: восстановление оксидов и солей; электролиз; диссоциация карбонилов; гидрометаллургический способ. Восстановление оксидов и солей является одним из наиболее распро-страненных и экономичных способов, особенно когда в качестве исходного ма-териала используют руды, отходы металлургического производства (окалина) и другие дешевые виды сырья. Восстановлением в техническом смысле этого слова, называют процесс получения металла из его химического соединения путем отнятия неметаллической составляющей (кислород, солевой остаток) при помощи вещества, называемого восстановителем. Процесс восстановления является одновременно и процессом окисления. Если исходное химическое соединение (оксид, соль) теряет неметаллическую составляющую или восстанавливается, то восстановитель вступает с ней во взаимодействие или окисляется. Среди физико-химических методов получения металлических порошков электролитический способ по промышленному распространению занимает второе место после восстановления. Получение порошков электролизом заключается в разложении водных растворов соединений выделяемого металла или его расплавленных солей при пропускании через них постоянного электрического тока и последующей раз-рядке соответствующих ионов металла на катоде. В основе карбонильного метода лежит способность некоторых металлов под воздействием оксида углерода (СО) образовывать комплексное соединения, называемые карбонилами, которые при определённых условиях могут диссоциировать с образованием порошков. Общим требованием к таким соединениям при получении порошков является их легколетучесть и невысокие температуры образования и термического разложения. Гидрометаллургический способ. Метод является одним из способов хлорной металлургии, в которой используются активные свойства хлора и хлоридов для получения редких металлов и веществ в высокочистом состоянии, когда другие известные методы не могут быть применены. Метод может быть использован и для получения легированного порошка из комплексных руд, содержащих никель, хром, ванадий и другие легирующие элементы, и перерабатываемые в настоящее время с большими потерями указанных элементов. Сущность способа заключается в том, что металлосодержащий материал подвергается процессу восстановления. 30. Методы формования изделий из металлических порошков (прессование, прокатка, шликерное формование). Основными способами формования изделий из металлических порошков являются: прессование в пресс-формах; изостатическое прессование; прокатка порошков; мундштучное прессование; шликерное формование; динамическое прессование. Прессование в пресс-формах наиболее распространено в связи с тем, что оно обеспечивает получение деталей, которые практически не подвергаются механической обработке. Прессование в пресс-формах может быть односторонним и двухсторонним. Одностороннее прессование применяется при изготовлении изделий простой конфигурации, у которых отношение длины или высоты к диаметру или толщине не превышает 3. Размеры прессуемого изделия в направлении, перпендикулярном направле6нию прессования, определяются размерами полости пресс-формы и являются для данной пресс-формы стабильными. Размер в направлении прессования (по высоте) может меняться при каждом очередном прессовании. Изостатическим называют прессование в эластичной оболочке под действием всестороннего сжатия. Если сжимающее усилие создается жидкостью, прессование называют гидростатическим, а если газом – газостатическим. Прокатка металлических порошков представляет собой формование в прокатном стане. Сущность метода прокатки заключается в подаче порошка в зазор между двумя вращающимися навстречу один другому валками. Шликерное формование является способом изготовления изделий путём заливки шликера, представляющего собой однородную концентрированную взвесь порошка в жидкости, в пористую форму с последующей сушкой. При этом процесс формования совершается без приложения внешнего давления. Иногда этот процесс формования называют шликерным литьём. Для приготовления шликера используют очень мелкие порошки, взвесь которых в жидкости (растворы на основе воды и спирта) однородна и устойчива в течение длительного времени. Шликер содержит некоторое количество добавок (кислоты, щелочи, различные соли), препятствующих скапливанию частиц и улучшающих смачивание частиц порошка и стенок формы жидкостью. Форму для шликерного формования изготавливают из гипса, пористой керамики, нержавеющей стали и других подобных материалов. 31. Методы формования изделий из металлических порошков (методы импульсного формования). Сущность газоимпульсного способа уплотнения заключается в том, что газ или воздух, накапливаемый в постоянном объеме под давлением 5,0—9,0 МПа, мгновенно выпускается и равномерным потоком направляется на поверхность смеси в опоке для ее уплотнения. Основным рабочим элементом является импульсная головка 6 с пусковым клапаном 10 (рис. 4.17) и рассекателем 5, представляющим собой решетку с большим числом отверстий диаметром 5—8 мм. После заполнения опоки 3 и наполнительной рамки 4 формовочной смесью импульсную головку плотно прижимают к оснастке специальным механизмом. Когда давление сжатого воздуха в полости А импульсной головки достигнет заданной величины, клапан 10 открывается и сжатый воздух, проходя через отверстия рассекателя, равномерным потоком направляется на смесь. Смесь под действием расширяющегося воздуха с большим ускорением перемещается из наполнительной рамки в опоку и уплотняется. Отработанный воздух из полости наполнительной рамки удаляется через специальные отверстия Д, расположенные у нижнего фланца рамки, а также через венты 12 модельной плиты и отверстие Е. При импульсном способе формовки обеспечивается высокая равномерность уплотнения смеси, не зависящая от конфигурации модели, способ отличается высокой производительностью (длительность процесса уплотнения составляет менее 1 с), экономичностью, так как расход воздуха снижается в 2—4 раза в сравнении с прессованием и пескодувным уплотнением. Этот способ уплотнения все шире применяют для изготовления средних и крупных форм в серийном производстве чугунных и стальных отливок. При необходимости обеспечения высокой степени уплотнения смеси используют импульсную формовку в сочетании с подпрессовкой. 32. Изостатическое формование: гидро-, газостатическое прессование, формование в толстостенных эластичных оболочках. Изостатическим называют прессование в эластичной оболочке под действием всестороннего сжатия. Если сжимающее усилие создается жидкостью, прессование называют гидростатическим, а если газом – газостатическим. При гидростатическом прессовании порошок засыпается в резиновую оболочку, помещают её в рабочую камеру гидростата, в которой создают требуемое давление жидкостью с помощью насоса высокого давления. В качестве жидкости может использоваться масло, вода, глицерин. При этом виде прессования почти отсутствует трение частиц порошка о стенки оболочки, так как те из них, которые прилегают к оболочке, перемещаются вместе с ней. Равенство и равномерность сжимающих усилий во всех направлениях приводит к тому, что боковое давление равно единице. Плотность различных участков получаемой прессовки практически одинаково. Порошок, находящийся в оболочке, до приложения к нему давления подвергают вибрации для обеспечения равномерной плотности засыпки и дегазации, так как воздух, имеющийся в порах засыпки, будет препятствовать уплотнению. Гидростатическим прессованием получают цилиндры, трубы, шары и другие изделия. К недостаткам гидростатического прессования следует отнести трудности получения брикетов размерами близкими к заданным и необходимость применения механической обработки при изготовлении изделий точных форм и размеров, а также низкую производительность процесса. Газостатическое прессование пока не получило широкого распространения из-за сложности конструкций прессующих устройств. Оно может проводится при комнатной температуре или при повышенных температурах. Прессование при высоких температурах совмещается с процессом спекания и позволяет получать изделия практически любых материалов с относительной плотностью, близкой к теоретической. Формование в толстостенных эластичных оболочках. Этот метод иногда называют квазиизостатическим формованием из-за большого отличия свойств эластичных оболочек по сравнению со свойствами газов и жидкостей.К материалу оболочки предъявляется целый комплекс требований:1. Способность принимать и сохранять форму, соответствующую форме заготовки;2. Коэффициент Пуассона, близкий к 0,5. Иными словами материал оболочки должен вести себя подобно жидкости или газу для обеспечения всестороннего обжатия порошка;3. Упругость для возврата к исходным размерам и форме после снятия давления, что облегчает извлечение заготовки (желательно, но не обязательно);4. Отсутствие приклеивания к формуемому материалу и схватывания с ним;5. Дешевизна и долговечность (для оболочек многоразового использования);6. Легкость переработки (для оболочек одноразового использования).В качестве материалов для многоразовых втулок применяют резиновые массы, каучуки, желатины (в виде водных растворов). Для одноразовых втулок используют парафины и воски Втулки из резин, каучуков, желатина имеют достаточно большой срок службы: резины и каучуки – до нескольких тысяч однотипных формовок, желатин – до сотен формовок. 33. Спекание материалов. Общая характеристика процесса. Стадии спекания. Спекание в технике — процесс получения твёрдых и пористых материалов (изделий) из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах и/или высоком давлении; часто при спекании меняются также физико-химические свойства и структура материала. Между процессом спекания и процессом плавления имеется много общего и вместе с тем между ними имеется существенное различие. Общее заключается в том, что и процесс плавления и процесс спекания вызывается температурной подвижностью атомов, т. е. увеличением амплитуды колебаний атомов кристаллической решетки под влиянием нагрева а, как следствие этого, ослаблением межатомных связей. Различие между процессом спекания и процессом плавления заключается в том, что при плавлении все компоненты материала переходят в жидкое состояние, тогда как при спекании, по крайней мере, один компонент остается в твердом состоянии. По своему поведению в процессе спекания все материалы, изготавливаемые методом спекания, могут быть разделены на два вида: однокомпонентные системы (спекание без образования жидкой фазы) и многокомпонентные системы (спекание с образованием жидкой фазы или без нее). Условно весь процесс спекания разделяют на шесть стадий: 1) возникновение и развитие связей между частицами; 2) образование и рост шеек контактов; 3) закрытие сквозной пористости; 4) сфероидизация пор; 5) уплотнение за счет усадки пор; 6) укрупнение (коалесценция пор). 34. Методы получения изделий из полимерных материалов (прессование, литье под давлением, экструзия). Под методами и технологиями переработки подразумевается изготовление непосредственно самих пластмассовых изделий из исходного материала. Исходный материал бывает гранулированный или порошкообразный. Самые популярные методы переработки это: Экструзия; Прессование; Литье под давлением; Вспенивание. Экструзия — это выдавливание расплава из исходного материала через отверстие определенного сечения. Таким методом делают длинномерные изделия, такие как: пластиковые трубы, листы, пленки, профили. Также используют для покрытия проводов, кабелей защитной оболочкой. Для этого их пускают вместе с разогретым исходным материалом через отверстие. То есть все кабели шнуры и провода были обработаны именно этим методом. Литьевое прессование — это самый распространенный метод получения изделий. Им изготавливается большинство не крупных деталей средней сложности. В разогретую форму насыпают исходный материал и сверху осуществляют давление прессом тоже определенной формы называемый пуансоном (если толщина детали одинаковая, то форма такая же). Через некоторое время деталь извлекается при помощи выталкивателя. Литьё под давлением — осуществляется на инжекционно-литьевых машинах — термопластавтоматах. Существует огромное множество их классификаций, но суть у всех одинаковая. Разогретый исходный материал впрыскивается под давлением в литейную форму, в которой происходит отвержение. Таким методом производиться более трети общего объема пластиковых изделий и применяется он в основном в крупно производственных масштабах. Вспенивание — очень интересный метод. Он применяется в изготовлении в тепло-, звуко-, шумоизоляционных материалах. В пластик вводят газообразующие наполнители и получаются пластмассовые конструкции с ячейками, которые и служат вышеперечисленными материалами. 35. Методы получения изделий из армированных пластиков (контактное формование, пропитка, намотка). Формование изделий из армированных пластиков имеет особенности, связанные с наличием в их составе армирующих наполнителей, совмещение которых со связующими может осуществляться как в процессе формования изделий, так и предварительно, причем самому наполнителю форму будущего изделия можно придавать до совмещения со связующим. Основные технологические процессы формования делятся на методы открытого и закрытого формования. При открытом формовании одна из поверхностей изделия оформляется в контакте с жесткой поверхностью формы, другая поверхность обычно остается свободной или формуется с помощью резиновой диафрагмы или других гибких элементов. К открытым способам относятся контактное формование, напыление, намотка и ряд других методов. При использовании методов закрытого формования обе поверхности изделия формуются жесткими элементами формы таким образом, что толщина стенки изделия может быть выдержана с высокой точностью. К таким способам относятся прессование, пропитка наполнителей в замкнутой форме и др. Контактное формование (рис.6,а) осуществляют на негативных и позитивных формах с ручной выкладкой рулонного армирующего наполнителя по поверхности формы 1 с одновременной пропиткой его связующим с помощью кистей или распылительного пистолета. Пропитанный материал 2 прикатывается рифленым валком 3 для удаления пузырьков воздуха и уплотнения материала. После уплотнения изделие 4 может покрываться пленкой и дополнительно прикатываться гладким валком для разглаживания неровностей и удаления избытка связующего. Недостатком метода контактного формования является относительно большое колебание содержания связующего в получаемых изделиях, что объясняется непостоянным усилием, которое оказывает оператор на прикатывающий валок. Применение валков с пневматической передачей давления позволяет улучшить качество изделий, а при использовании обогреваемых валков - регулировать вязкость связующего и уменьшать время отверждения. Методы прессования и пропитки наполнителя в замкнутой форме относится к закрытым методам формования и позволяют с высокой точностью фиксировать толщину стенки изделия, а также обеспечивают получение высококачественной поверхности изделия. При прессовании (рис.8,а) на пуансон 2, укрепленный на неподвижной плите 1 пресса, укладывают необходимое число слоев наполнителя 3. Связующее 4 под давлением матрицы 5, укрепленной на подвижной плите 6 пресса, распределяется по всей полости формы, пропитывая наполнитель. Метод пропитки наполнителя в замкнутой форме (рис.8,б) состоит в том, что непропитанный сухой наполнитель 2 выкладывают послойно на пуансоне 1. После этого пуансон 1 и матрица 3 смыкаются, сжимая наполнитель до окончательных размеров изделия. Герметичность полости формы достигается установкой уплотняющего кольца 4. Благодаря разрежению, создаваемому в полости формы, связующее засасывается из бака 5 и пропитывает наполнитель. Метод используется при формовании различных оболочек, емкостей и других изделий, для которых требуется высокое качество. Метод намотки наиболее современный и перспективный метод формования изделий из армированных пластиков, так как позволяет создавать ориентируемую структуру наполнителя в изделиях с учетом их формы и особенностей эксплуатации. Высокая прочность изделий, полученных намоткой, достигается за счет ориентированной укладки наполнителя, и как следствие этого, реализуются высокие прочностные свойства наполнителя в изделии. Детали, изготавливаемые методом намотки, как правило, должны иметь форму тел вращения. В сочетании с другими приемами этим методом можно получать детали, не имеющие форму тел вращения, например, детали коробчатой формы, пластины и плиты, заготовки рабочих и статорных лопаток и даже панелей крыла. Наибольшее применение метод намотки нашел в ракетной технике и авиации для формирования корпусов ракет и ракетных двигателей, а также элементов фюзеляжей самолетов и вертолетов. 36. Сварка пластических масс. Сварка пластмасс — технологический процесс получения неразъемного соединения элементов конструкции за счёт диффузионно-реологического или химического воздействия макромолекул полимера, в результате чего между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела и создаётся структурный переход от одного полимера к другому. Разработаны специальные методы сварки пластмассовых изделий. К ним относятся: Горячая газовая сварка, также известная как сварка горячим воздухом, представляет собой сварку с использованием тепла. Разработана тепловая пушка, которая производит струю горячего воздуха, который смягчает обе части соединяемых материалов из пластика. (Сварка ПВХ с акрилом является исключением из этого правила.) Горячая газовая сварка воздуха представляет собой распространённый метод изготовления таких изделий, как химические цистерны, ёмкости для воды, теплообменники и водопроводная арматура. Термосваривание - процесс сварки одного термопластичного материала с другим аналогичным материалом с использованием тепла и давления. Термосваривание используется для многих применений, включая соединители, термоактивированные клеи и др. При термосваривании необходимо сделать тест на адгезию. Маркировка пластиковой детали и донора должны совпадать по составу минимум на 80%. Экструзионная сварка используется для производства длинных сварных швов в одном проходе. Этот метод предпочтителен для соединения материала толщиной более 6 мм. Сварочный стержень всталяется в миниатюрные ручные пластиковые экструдеры и выдавливается из экструдера в местах соединения. Места соединений размягчаются струёй горячего воздуха. Индукционная сварка. Используется для сварки пластмасс, имеющих плохую электропроводность. При этом в место соединения вкладывается материал, имеющий высокую электропроводность - металлы или углеродные волокна. Сварочный аппарат содержит индукционную катушку, которая запитывается с высокочастотным электрическим током. Ток генерирует электромагнитное поле, которое действует на проводящие вкладки заготовки. В них проходит резистивный нагрев с помощью индуцированных токов, называемых вихревыми токами. Индукционная сварка широко используется в например авиационно - космической промышленности. Ультразвуковая сварка. В ультразвуковой сварке используется высокая частота (15 кГц до 40 кГц) с низкой амплитудой колебаний для создания тепла путём создания трения между материалами, подлежащих соединению. Ультразвуковой сваркой можно сваривать практически все пластмассы. Сварка трением.При сварке трением, две части свариваемого материала воздействуют механическими колебаниями на более низкой частоте (обычно 100-300 Гц) с более высокой амплитудой (от 1 до 2 мм), чем при ультразвуковой сварке. Трение создаёт высокую температуру, которая плавит контактные зоны между этими частями. В пластмассах формируются слои, которые переплетаются друг с другом. По завершении движения вибрации обе части остаются скреплёнными до сварного соединения. Движение трения может быть линейным или круговым. Лазерная сварка.При лазерной сварке две свариваемые части ставятся под давлением. В это время происходит движение лазерного луча вдоль соединительной линии. Луч проходит через первую часть и поглощается другой частью или непрозрачным покрытием, чтобы произошло выделение достаточного количество тепла для смягчения пластмасс и созданий сварного шва. Сварка растворением.Сварка проходит с использованием растворителя, который применяется для растворения полимера при комнатной температуре. Во время растворения пластмассы полимерные цепи свободно перемещаются в жидкости и смешиваются с другими растворенными цепями. Со временем цепи теряют подвижность. Формируется твердая масса перепутанных полимерных цепей, которые образует сварной шов.Этот метод обычно используется для сварки пластиковых труб в бытовой сантехнике. |