Литые детали используют во всех отраслях машиностроительного комплекса, поэтому от их качества во многом зависят технические и эксплуатационные характеристики машин и механизмов. Бесспорным преимуществом литья является максимальное приближение размеров получаемой отливки к размерам готовой детали, что резко сокращает отходы металла в стружку, а следовательно, повышает коэффициент использования металла.
В настоящее время в литейных цехах основную массу отливок изготавливают в разовых песчаных формах с присущими этому способу дефектами отливок, влияющими на качество и себестоимость литья и экологическими проблемами. В связи с этим изучение всех аспектов получения отливок в песчаных формах остается актуальным.
Отличительной особенностью настоящего издания является то, что известные сведения дополнены собственными разработками и исследованиями, касающимися причин и механизма возникновения отдельных видов дефектов. Показана связь между свойствами формы, природой материала и условиями протекания процессов разрушения поверхностного слоя при термодинамическом нагружении в процессе заливки. Предложены меры по решению проблем повышения качества отливок.
Пособие состоит из девяти глав и приложения методически изложенных в следующей последовательности.
В первой главе приведены основные принципы и этапы проектирования технологии изготовления отливок в песчаных формах с учетом современных способов изготовления форм и стержней из холоднотвердеющих смесей.
Во второй главе довольно подробно изложены вопросы, касающиеся классификации и выбора материала для изготовления модельной оснастки в зависимости от технологии изготовления литейной формы и принципов конструирования и эксплуатации модельного комплекта.
В третьей главе дана расширенная классификация литниковых систем с введением новых эффективных конструкций улавливания засоров и шлаков в процессе заливки. Рассмотрены вопросы динамики движения расплава в форме и функции литниковой системы. Подробно изложены общие требования к литниковым системам и рекомендации по их конструированию и фильтрационному рафинированию Представлены расчеты литниковых систем для различных случаев заливки металла из ковша, а также методика расчета литниковой системы при получении высокопрочного чугуна в разовой форме.
Четвертая глава содержит подробный анализ усадочных явлений в отливках, принципы организации питания отливок в процессе затвердевания и показана причинная связь возникновения характерных дефектов. Рассмотрены вопросы возникновения усадочных раковин, химической неоднородности металла отливок, механизм образования трещин и коробления. Представлена классификация прибылей, пути их унификации, методика расчета прибылей при изготовлении отливок из стали и чугуна и способы повышения эффективности их работы.
Пятая глава посвящена эрозионным процессам, происходящим в литейной форме, во время заливки и охлаждения сплава. Впервые показана связь эрозионных превращений и эрозионная стойкость литейной формы на различных связующих с возникновением характерных дефектов и мер по их предупреждению.
Шестая глава содержит сведения о причинах возникновения дефектов поверхности отливок, мерах по их предупреждению, перспективах применения неорганических связующих, особенностях литейной формы с точки зрения термостойкости и газотворной способности.
В седьмой главе рассмотрены процессы газообразования в форме и механизм возникновения дефектов этого типа.
В восьмой главе приведен материал, посвященный вопросам применения на практике эффективных технологий для получения качественных отливок. Даны примеры типовых технологий изготовления отливок из черных сплавов различной массы и серийности.
В заключительной главе рассмотрены перспективы развития технологии изготовления песчаной формы и меры по стабилизации технологических процессов.
В приложении приведены справочные данные по экологии производства отливок в песчаных формах. Для лучшего закрепления материала в конце каждой главы приводятся контрольные вопросы.
Предназначено для бакалавров, магистров и аспирантов высших учебных заведений машиностроительного и металлургического направления. Может быть полезно инженерно-техническим работникам и преподавателям в практической и учебной работе. Учебное пособие имеет гриф «Допущено УМО в области металлургии», выпущено в издательстве «Высшая школа – Абрис» М., 2012. – 383 с.