СОДЕРЖАНИЕ

вВЕДЕНИЕ...........................................................................................................................................

1. АНАЛИЗ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЛИТЬЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ...............................................................................................................................

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ ТЕПЛООБМЕННИКА.......................................................................................................................

2.1. АНАЛИЗ ЗАКАЗА...........................................................................................................................................................................

2.2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ЛИТОЙ ДЕТАЛИ И ВЫБОР СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ.................................................................................................................................................

2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ ПРИ ЗАЛИВКЕ................................................................

2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УЧАСТКОВ ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВКИ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ СТЕРЖНЯМИ.................

2.5. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДЕЛЬНОГО КОМПЛЕКТА..................................................

2.6. КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ МОДЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКТОВ................................................................................

2.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И КОНСТРУКЦИИ ОПОК..............................................................................................

2.8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЛИТНИКОВО-ПИТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ........................................................

2.9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСПЛАВА ПРИ ЗАЛИВКЕ В ФОРМУ.........................................................

2.10. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВОК В ФОРМЕ.......................................................................

2.11. ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВЫЕ СМЕСИ................................................................................................................

2.12. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВКИ..................................

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС РУЧНОЙ ФОРМОВКИ......................................................

3.1. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РУЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ..........................................................................................

3.1.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РУЧНОЙ ФОРМОВКЕ...................................................................................................

3.1.2. ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ.................................................................................................................................................

3.2. ПОДГОТОВКА ЛИТЕЙНОЙ ОСНАСТКИ...........................................................................................................................

3.3. УПЛОТНЕНИЕ СМЕСИ В ОПОКЕ........................................................................................................................................

3.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ...............................................................................................................................................

3.5. СУШКА СТЕРЖНЕЙ...................................................................................................................................................................

4. АНАЛИЗ БРАКА ПОЛУЧЕННЫХ ОПЫТНЫХ ОТЛИВОК И ПУТИ ЕГО УСТРАНЕНИЯ

5. ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ......................................................................................................

5.1. ОСНОВЫ ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ....................................................................

5.2. РАСЧЕТ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ.....................................................................................................................................................

5.3. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ....................................................................................................................................................................

6. ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНОВ......................................................................................................

6.1. РАЗНОВИДНОСТИ НАРУШЕНИЙ ПЛОТНОСТИ СЕРОГО ЧУГУНА...................................................................

6.1.1. МИКРОПОРИСТОСТЬ..........................................................................................................................................................

6.1.2. МАКРОПОРИСТОСТЬ..........................................................................................................................................................

6.1.3. ГРУБАЯ ДЕФЕКТНАЯ ПОРИСТОСТЬ............................................................................................................................

6.2. ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕРМЕТИЧНОСТИ СЕРЫХ ЧУГУНОВ..................................................

7. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.....................................................................

7.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЧУГУНА...............................................................................................................

7.1.1. РАЗРАБОТКА СПОСОБА И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЧУГУНА.........................

7.1.2. КОНСТРУКЦИЯ ГЕРМЕТОМЕТРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЧУГУНА...........................

7.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ЧУГУНА............................................................................................................................

7.2.1. ТВЕРДОСТЬ КАК ХАРАКТЕРИСТИКА СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ.................................................................

7.2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ МЕТОДОМ БРИНЕЛЛЯ.................................................................

7.2.3. ПОРЯДОК РАБОТЫ НА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОМ ПРИБОРЕ 2109 ТБ...................................................

7.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ.........................................................................

7.3.1. МАКРОАНАЛИЗ СТРОЕНИЯ МЕТАЛЛОВ.................................................................................................................

7.3.2. МАКРОАНАЛИЗ ИЗЛОМА МЕТАЛЛА.........................................................................................................................

7.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ.........................................................................

7.4.1. МИКРОСТРУКТУРА ЧУГУНА......................................................................................................................................

7.4.2. МИКРОАНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ.........................................................................................................................................

7.4.3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ МИКРОШЛИФОВ...........................................................................................................................

7.4.4. ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ.................................................................................................................................

7.4.5. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ МЕТАЛЛОГРАФИЯ...................................................................................................................

8. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ..............................................

8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ОБРАЗЦА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ

8.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНА..........................................................................................................................................................................................

8.2.1. МАКРОСТРУКТУРА СУРЬМЯНИСТОГО ЧУГУНА.................................................................................................

8.2.2. МИКРОСТРУКТУРА СУРЬМЯНИСТОГО ЧУГУНА.................................................................................................

8.2.3. ВЛИЯНИЕ СУРЬМЫ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНА.........................................................................................

8.3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУРЬМЯНИСТОГО ЧУГУНА.................................................................................

9. ОХРАНА ТРУДА...............................................................................................................................

9.1. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ ПРИ РАБОТЕ В ЛИТЕЙНОЙ ЛАБОРАТОРИИ..............................................................................................................................................

9.2. МЕРОПРИЯТИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА УСТРАНЕНИЕ И СНИЖЕНИЕ ВЫЯВЛЕННЫХ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ.......................................................................................................

9.3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОТВАЛОВ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА..............................................

10. ВЫВОДЫ........................................................................................................................................

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

Рациональное использование природных ресурсов и энергии является важнейшей задачей производства, экономики и экологии. Поэтому создание оборудования, позволяющего экономить тепловую энергию, является наиболее актуальным.

В решении этой проблемы важная роль принадлежит литейному производству, т.к. литьем получают большинство гидравлического и энергетического оборудования. Среди подобного оборудования особое место занимают литые теплообменники, конструкция которых постоянно усовершенствуется, позволяя более рационально использовать тепловую энергию. Другим направлением в производстве теплообменников, является их удешевление за счет используемого при их отливке сплава. т.к. к подобным отливкам предъявляются повышенные требования по герметичности, то их обычно изготавливают из стали, цветных сплавов или высокопрочного чугуна, что значительно увеличивает стоимость этих отливок. Выход видится в использовании серого чугуна, для чего необходимо найти способы улучшить его свойства.

В производстве подобных отливок также важная роль отводится математическому моделированию, которое в значительной степени упрощает прогнозирование процесса формирования отливки, структуры металла и, в конечном итоге, качества получаемой отливки.

1.   АНАЛИЗ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЛИТЬЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Производство теплоэнергетического оборудования является важной экономической и экологической задачей. Это определяет актуальность задачи повышения надежности и долговечности работы и коэффициента полезного действия энергетического оборудования, в том числе и теплообменников. Надежность и экономичность работы этих агрегатов определяется работоспособностью радиаторов - узлов, работающих в условиях повышенных давлений и в агрессивной среде.

Теплообменники подразделяются на промышленные и бытовые. Выпуск бытовых радиаторов впервые был налажен еще в 40-х годах на Московском чугунолитейном заводе им.Войкова (Россия). [1]. Были созданы различные типы радиаторов, разработаны технологии их производства.

На заводе им.Войкова проводились исследования по разработке связующих материалов для стержневых смесей, применяемых в производстве радиаторов. В результате исследований был разработан безмасляный крепитель БК. [2]. Для стержневых смесей был предложен также безмасляный крепитель КО, для изготовления которого использовались остатки производства синтетических жирных кислот, растворенных в уайт-спирите. [3].

Особые требования при литье радиаторов предъявляются к металлу отливки. Сплав должен обладать:

-   прочностью,

-   износостойкостью,

-   коррозионной стойкостью,

-   герметичностью.

Такими материалами обычно служат сталь, чугун и некоторые цветные сплавы. Однако, высокая стоимость стали и цветных сплавов, а также низкие литейные свойства этих сплавов ограничивают широкое их применение в качестве материала для отливок гидросистем и теплоэнергетического оборудования. Наиболее широкое применение при изготовлении теплообменников получил чугун, как более дешевый, доступный и хороший литейный материал. [24]. Одним из основных требований, предъявляемых к чугуну, является его герметичность.

Требования по герметичности предъявляются к большинству отливок, работающих с жидкостями и газами под давлением. При наблюдении за работой гидравлических устройств, работающих под давлением, часто приходится наблюдать явления, противоречащие друг другу. Так, в ряде случаев одни и те же материалы иногда ведут себя по-разному. То появляется просачивание жидкости при небольшом давлении, то при значительных давлениях тот же материал ведет себя совершенно по-другому и показывает хорошую герметичность. [24].

Герметичность отливок зависит от неплотного строения. Неплотное строение отливок вызывают макро- и микродефекты. Макродефекты - усадочные, песчаные, шлаковые раковины, различного рода трещины, спаи и другие нарушения сплошности металла; микродефекты - газовая и рассредоточенная усадочная пористость, крупные выделения графита, дефекты, связанные с фазовыми превращениями материала отливки и другие. [8]. Эти дефекты приводят к браку отливок.

С целью изучения герметичности чугунов многими исследователями были проведены ряд опытов, которые проливают свет на природу герметичности чугунов. Герметичность определяют различными способами: минимальной толщиной стенки, выдерживающей заданное давление, максимальным давлением до появления течи, расходом жидкости и газа через стенку определенной толщины при постоянном давлении, поэтому невозможно сопоставить результаты отдельных исследователей.

Так, например, Г.Тамман и Г.Брейдемейер предложили метод определения пористости чугуна красящими веществами. Чугунные кубические образцы с длиной ребер 30 и 60 мм помещали в свободное пространство стального цилиндра с плотно пригнанным поршнем, заливались водным раствором фуксина или зозина и с помощью пресса в течение 10-30 минут подвергали гидростатическому давлению. По количеству красителя, проникающего в образец, определялась пористость чугуна. [24].

В США применяется электропневматический метод испытания на герметичность. [8]. Скорость утечки сжатого воздуха из полости отливки контролируется электрическими датчиками. Метод пригоден для проверки различных по объему образцов при различных давлениях и позволяет качественно оценить герметичность, автоматизировать процесс испытания и автоматически сортировать отливки по герметичности.

Герметомер, созданный в Санкт-Петербургском политехническом институте (Россия), основан на определении количества газа, просочившегося через стенку образца за определенное время. [8]. Герметичность определяют с достаточно высокой точностью. Недостаток - низкая производительность и необходимость изготовления специальных образцов.

На предприятиях, выпускающих гидравлическую аппаратуру и оборудование, испытания на герметичность проводят на специальных стендах. К рабочей полости изделия в течение определенного времени под давлением (1.5-2.5 номинального) подводится рабочая жидкость. По величине потери давления определяется герметичность рабочей полости. [8].