Отливки машиностроительного оборудования: процесс и соображения

Отливки машиностроения представляют собой металлические детали, получаемые путем заливки расплавленного металла в полость формы, которая сохраняет форму требуемой детали. Этот метод производства является основой для производства больших, сложных или прочных деталей, используемых в строительном, горнодобывающем, сельскохозяйственном и погрузочно-разгрузочном оборудовании. Этот процесс позволяет интегрировать элементы, которые было бы сложно или неэффективно обработать из цельной заготовки или изготовить из пластины. Жизнеспособность отливки оценивается по ее конкретным преимуществам в дизайне и свойствах материала, сбалансированным с учетом присущих продукту проблем, которые требуют тщательного управления на протяжении всего процесса проектирования и производства.

Процесс литья инженерных машин

Производство отливки следует определенной последовательности: от создания модели до окончательной механической обработки.

• Создание узоров и форм: Физическая копия детали, называемая шаблоном, изготавливается из дерева, металла или пластика. Для литья в песчаные формы — наиболее распространенного метода изготовления крупных деталей машин — форма формируется путем упаковки огнеупорного песка вокруг модели в опоке. Рисунок удаляется, оставляя полость. Сердечники (отдельные песчаные формы) могут быть помещены в форму для образования внутренних проходов.

• Плавление и заливка: Металл, обычно серый чугун, ковкий чугун или углеродистая сталь, плавится в печи до определенной температуры и химического состава. Затем расплавленный металл выливается из ковша в литник (входной канал) подготовленной формы, заполняя полость.

• Затвердевание и охлаждение: Металлу дают остыть и затвердеть внутри формы. Скорость охлаждения контролируется, поскольку быстрое охлаждение в определенных областях может создать внутренние напряжения или изменения в структуре материала.

• Вытряска и очистка: После затвердевания форма разбивается на части в процессе вытряски и удаляется необработанная отливка. Прилипший песок и внутренний стержневой песок очищаются дробеструйной обработкой или другими методами. Срезается литниковая система (каналы, по которым доставлялся металл).

• Термическая обработка и отделка: Многие отливки подвергаются термической обработке, такой как отжиг или нормализация, для снятия внутренних напряжений и достижения желаемых механических свойств. Наконец, критические поверхности обрабатываются на станках с точными размерами и допусками.

Преимущества отливок машиностроительного оборудования

Использование отливок в тяжелом машиностроении обусловлено рядом явных преимуществ, связанных с конструкцией, материалом и производством.

Гибкость дизайна и интеграция

Литье позволяет создавать сложные трехмерные геометрические фигуры, которые сложно изготовить другим способом. Такие компоненты, как корпуса гидравлических клапанов, блоки двигателей и структурные корпуса, могут быть выполнены с внутренними каналами, монтажными выступами и ребрами жесткости, объединенными в одну деталь. Это объединяет сборки, уменьшая количество деталей, вес и потенциальные пути утечек по сравнению с изготовлением из нескольких сварных пластин.

Пригодность свойств материала

Литейные предприятия могут выбирать сплавы, свойства которых соответствуют функциям детали. Серый чугун обеспечивает хорошее гашение вибрации и износостойкость оснований и рам. Ковкий чугун обеспечивает более высокую прочность и ударную вязкость шестерен и компонентов, подвергающихся высоким нагрузкам. Стальные отливки используются в самых сложных случаях, требующих высокого предела текучести и ударопрочности. Сам процесс литья можно адаптировать таким образом, чтобы влиять на структуру и свойства зерен в различных сечениях детали.

Экономическая жизнеспособность по объему и размеру

Для средних и больших объемов производства литье может быть экономически эффективным методом. Хотя оснастка для изготовления моделей и пресс-форм требует первоначальных инвестиций, стоимость единицы последующих деталей часто ниже, чем при комплексной механической обработке цельной поковки. Важно отметить, что литье — это один из немногих практических методов производства очень крупных цельных компонентов, таких как основная рама карьерного экскаватора, которые в противном случае было бы невозможно или непомерно дорого изготовить в виде монолитного блока.

Проблемы с отливками машиностроительного оборудования

Несмотря на свои преимущества, отливки могут иметь специфические дефекты, которые необходимо контролировать посредством тщательного проектирования процесса и обеспечения качества.

Эти проблемы не являются неизбежными, но представляют собой известные проблемы в литейном процессе. Их управление находится в центре внимания протоколов контроля качества, включая неразрушающий контроль (например, ультразвуковой или радиографический контроль) и разрушающий контроль образцов отливок для проверки механических свойств. Тесное сотрудничество между разработчиком оборудования и литейным цехом на этапе проектирования детали имеет важное значение для снижения этих рисков за счет проектирования детали с учетом технологичности.