Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 12Х18Н10Т ТИПА «СТАКАН»
|
АННОТАЦИЯ 2
1 Состояние вопроса 13
1.1 Обзор литературных источников 13
1.2 Получение отливок центробежным литьем 14
1.2.1 Сущность метода 15
1.2.2 Оборудование и инструменты 17
1.2.3 Кристаллизация стали при центробежном литье 18
1.2.4 Силы, действующие на инородные частицы в расплаве 19
1.3 Процессы распределения дисперсных частиц по объему
кристаллизующегося металла 20
2 Анализ существующих методов введения дисперсных частиц в расплав и
методов производства металлических (или композиционных) материалов, получаемых введением дисперсных частиц в кристаллизующийся расплав, обеспечивающие управление распределением вводимых частиц 22
2.1 Введение дисперсных частиц при центробежном электрошлаковом литье .. 22
2.2 Введение дисперсных частиц в слиток на стадии разливки сверху 25
2.3 Введение дисперсных частиц в металл при непрерывной разливке 27
2.4 Введение дисперсных частиц в металл при вытягивании заготовки в
направлении, обратном гравитационному полю 29
2.5 Введение дисперсных частиц при центробежном литье 30
3 Получение экспериментальных образцов дисперсно-упрочненных
металлических материалов с разливкой во вращающуюся форму и введением дисперсных частиц при разливке на центробежно-литой машине вертикального типа 33
4 Исследование полученных образцов 37
4.1 Подготовка образцов из исследовательских образцов
дисперсно-упрочненных металлических материалов к металлографическому исследованию 37
4.2 Металлографические исследования исследовательских образцов 44
4.3 Исследование физико - механических свойств экспериментальных
образцов 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 52
1 Состояние вопроса 13
1.1 Обзор литературных источников 13
1.2 Получение отливок центробежным литьем 14
1.2.1 Сущность метода 15
1.2.2 Оборудование и инструменты 17
1.2.3 Кристаллизация стали при центробежном литье 18
1.2.4 Силы, действующие на инородные частицы в расплаве 19
1.3 Процессы распределения дисперсных частиц по объему
кристаллизующегося металла 20
2 Анализ существующих методов введения дисперсных частиц в расплав и
методов производства металлических (или композиционных) материалов, получаемых введением дисперсных частиц в кристаллизующийся расплав, обеспечивающие управление распределением вводимых частиц 22
2.1 Введение дисперсных частиц при центробежном электрошлаковом литье .. 22
2.2 Введение дисперсных частиц в слиток на стадии разливки сверху 25
2.3 Введение дисперсных частиц в металл при непрерывной разливке 27
2.4 Введение дисперсных частиц в металл при вытягивании заготовки в
направлении, обратном гравитационному полю 29
2.5 Введение дисперсных частиц при центробежном литье 30
3 Получение экспериментальных образцов дисперсно-упрочненных
металлических материалов с разливкой во вращающуюся форму и введением дисперсных частиц при разливке на центробежно-литой машине вертикального типа 33
4 Исследование полученных образцов 37
4.1 Подготовка образцов из исследовательских образцов
дисперсно-упрочненных металлических материалов к металлографическому исследованию 37
4.2 Металлографические исследования исследовательских образцов 44
4.3 Исследование физико - механических свойств экспериментальных
образцов 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 52
Любую машину собирают из деталей (элементарных частей), изготовленных без применения сборочных операций и приспособлений. Надежность и долговечность машины зависит от качества деталей, из которых она собрана. Качество детали в основном определяется заготовкой, которую получают тем или иным методом: литьем, сваркой, обработкой резанием или обработкой давлением, ковкой, объемной или листовой штамповкой.
В современном машиностроении детали (заготовки) делают из металлов и сплавов, а также из неметаллических (пластмасс, резины, древесины, керамики) и порошковых материалов.
Методы формообразования при производстве деталей машин подразделены на четыре вида:
- литейное производство;
- обработка давлением;
- сварка;
- обработка резанием.
Особенности технологических методов производства заготовок влияют на конструкцию, кинематические и прочностные данные отдельных деталей и механизмов. Вариантность любого технологического процесса определяется многими факторами (назначением детали, размерами, массой, количеством деталей, материалом и их строением).
Литейное производство - отрасль машиностроения, изготовляющая заготовки или отливки и это технологический процесс изготовления фасонных деталей или заготовок заливкой расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении после затвердевания залитый металл сохраняет конфигурацию полости формы. Отливки могут быть деталями или заготовками, которые в дальнейшем подвергаются обработке.
Литейное производство позволяет получать разнообразные по конфигурации и свойствам фасонные отливки из чугуна, стали и из сплавов цветных металлов. Высокие механические и эксплуатационные свойства отливок обуславливают их широкое применение в различных отраслях промышленности. Литьем изготовляют отливки, как простой, так и сложной формы, которые нельзя получить другими технологическими методами.
Важной задачей литейного производства является получение отливок, по форме и размерам приближающихся к готовой детали, что существенно сокращает обработку резанием.
В проблеме улучшения качества отливок важными факторами являются повышение точности размеров, уменьшение шероховатости поверхности и увеличение коэффициента использования жидкого металла. Литейная форма является основным элементом литейной технологии. Качество формы гарантирует качество отливки. Технологический процесс изготовления отливки отвечает определенным техническим и технико-экономическим требованиям.
Технические - регламентируются чертежом детали, техническими условиями на химический состав и механические свойства сплава, геометрической формой и размерами отливки, способами выявления и исправления литейных дефектов.
Технологический процесс должен отвечать и технико-экономическим требованиям снижения затрат труда, средств и материалов на изготовление отливки [1].
Целью выпускной квалификационной работы является получение заготовки типа «стакан» из стали марки 12Х18Н10Т методом центробежного литья и введение дисперсных частиц для повышения стойкости изделия при агрессивном воздействии среды эксплуатации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выявить и проанализировать литературные источники по теме ВКР;
- рассмотреть способы введения в жидкий расплав дисперсных частиц, обеспечивающий их прогнозируемое распределение в объеме кристаллизующегося металла;
- исследовать распределение дисперсных частиц в объеме закристаллизовавшихся центробежно-литых стальных заготовок;
- провести комплексную оценку влияния дисперсных тугоплавких частиц на физико-механические свойства полученных заготовок;
- подготовить доклад и презентацию в Microsoft PowerPoint.
Актуальность темы заключается в том, что данная технология позволяет получать металлопродукцию типа «стакан», упрочненную введёнными в металл твердыми тугоплавкими частицами в процессе центробежного литья. Получение изделия таким способом экономически более выгодно и более технологично, чем использование металлообработки и получения изделия из цельной заготовки.
Развитие добычи минерально-сырьевых ресурсов, металлургии, тяжелого машиностроения, вызвало необходимость использования сталей, обладающих такими механическими свойствами, при которых они способны работать в условиях повышенного абразивного износа при высоких нагрузках. Зачастую, повышенные механические свойства требуются только от поверхностных слоев стали, поскольку именно они подвергаются различным физическим воздействиям. В настоящее время увеличение значений механических свойств металлов достигается либо за счет их легирования в значительных количествах, либо за счет применения различного рода обработок поверхностных слоев (наплавки, напайки, лазерной и плазменной обработки и т.д.).
Альтернативой использованию дорогостоящих легирующих элементов и технологическим обработкам могут служить дисперсно-упрочненные стали - то есть стали, содержащие твердые тугоплавкие мелкодисперсные частицы карбидов, оксидов, нитридов. Такие стали обладают повышенными значениями износостойкости, предела прочности, модуля упругости и жаростойкости, пониженной склонностью к трещинообразованию, по сравнению со сталями того же химического состава, не имеющими дисперсных частиц. Получение дисперсно-упрочненных сталей основано на введении твердых дисперсных частиц в расплав на стадии разливки. Однако, в связи с тем, что вводимые частицы и упрочняемая сталь имеют различную удельную плотность,
распределение вводимых частиц по объему получаемой стали неравномерно, непрогнозируемо и сложно управляемо. В связи с этим, широкого применения дисперсно-упрочненные стали в промышленности не получили [2].
В изготовлении заготовки в качестве материала используется
коррозионностойская нержавеющая сталь 12Х18Н10Т.
Практическая значимость работы. Рассмотрен способ упрочнения
центробежнолитых стальных заготовок путем введения дисперсных частиц в процессе центробежного литья.
Выпускная квалификационная работа состоит из следующих разделов: задание, аннотация, оглавление, введение и основная часть. Основная часть включает в себя аналитическую, исследовательскую и экспериментальную части, где, соответственно, рассматривается обзор литературных источников, методы введения дисперсных частиц в расплавы на основе различных технологий, эксперимент по получению образцов дисперсно-упрочненных металлических материалов с разливкой во вращающуюся форму и введением дисперсных частиц при разливке на центробежно-литой машине вертикального типа, исследование дисперсно-упрочненных металлических материалов. Кроме этого выпускная квалификационная работа содержит заключение, библиографический список. В ходе работы сделаны выводы и заключение по теме выпускной квалификационной работы.
В современном машиностроении детали (заготовки) делают из металлов и сплавов, а также из неметаллических (пластмасс, резины, древесины, керамики) и порошковых материалов.
Методы формообразования при производстве деталей машин подразделены на четыре вида:
- литейное производство;
- обработка давлением;
- сварка;
- обработка резанием.
Особенности технологических методов производства заготовок влияют на конструкцию, кинематические и прочностные данные отдельных деталей и механизмов. Вариантность любого технологического процесса определяется многими факторами (назначением детали, размерами, массой, количеством деталей, материалом и их строением).
Литейное производство - отрасль машиностроения, изготовляющая заготовки или отливки и это технологический процесс изготовления фасонных деталей или заготовок заливкой расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении после затвердевания залитый металл сохраняет конфигурацию полости формы. Отливки могут быть деталями или заготовками, которые в дальнейшем подвергаются обработке.
Литейное производство позволяет получать разнообразные по конфигурации и свойствам фасонные отливки из чугуна, стали и из сплавов цветных металлов. Высокие механические и эксплуатационные свойства отливок обуславливают их широкое применение в различных отраслях промышленности. Литьем изготовляют отливки, как простой, так и сложной формы, которые нельзя получить другими технологическими методами.
Важной задачей литейного производства является получение отливок, по форме и размерам приближающихся к готовой детали, что существенно сокращает обработку резанием.
В проблеме улучшения качества отливок важными факторами являются повышение точности размеров, уменьшение шероховатости поверхности и увеличение коэффициента использования жидкого металла. Литейная форма является основным элементом литейной технологии. Качество формы гарантирует качество отливки. Технологический процесс изготовления отливки отвечает определенным техническим и технико-экономическим требованиям.
Технические - регламентируются чертежом детали, техническими условиями на химический состав и механические свойства сплава, геометрической формой и размерами отливки, способами выявления и исправления литейных дефектов.
Технологический процесс должен отвечать и технико-экономическим требованиям снижения затрат труда, средств и материалов на изготовление отливки [1].
Целью выпускной квалификационной работы является получение заготовки типа «стакан» из стали марки 12Х18Н10Т методом центробежного литья и введение дисперсных частиц для повышения стойкости изделия при агрессивном воздействии среды эксплуатации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выявить и проанализировать литературные источники по теме ВКР;
- рассмотреть способы введения в жидкий расплав дисперсных частиц, обеспечивающий их прогнозируемое распределение в объеме кристаллизующегося металла;
- исследовать распределение дисперсных частиц в объеме закристаллизовавшихся центробежно-литых стальных заготовок;
- провести комплексную оценку влияния дисперсных тугоплавких частиц на физико-механические свойства полученных заготовок;
- подготовить доклад и презентацию в Microsoft PowerPoint.
Актуальность темы заключается в том, что данная технология позволяет получать металлопродукцию типа «стакан», упрочненную введёнными в металл твердыми тугоплавкими частицами в процессе центробежного литья. Получение изделия таким способом экономически более выгодно и более технологично, чем использование металлообработки и получения изделия из цельной заготовки.
Развитие добычи минерально-сырьевых ресурсов, металлургии, тяжелого машиностроения, вызвало необходимость использования сталей, обладающих такими механическими свойствами, при которых они способны работать в условиях повышенного абразивного износа при высоких нагрузках. Зачастую, повышенные механические свойства требуются только от поверхностных слоев стали, поскольку именно они подвергаются различным физическим воздействиям. В настоящее время увеличение значений механических свойств металлов достигается либо за счет их легирования в значительных количествах, либо за счет применения различного рода обработок поверхностных слоев (наплавки, напайки, лазерной и плазменной обработки и т.д.).
Альтернативой использованию дорогостоящих легирующих элементов и технологическим обработкам могут служить дисперсно-упрочненные стали - то есть стали, содержащие твердые тугоплавкие мелкодисперсные частицы карбидов, оксидов, нитридов. Такие стали обладают повышенными значениями износостойкости, предела прочности, модуля упругости и жаростойкости, пониженной склонностью к трещинообразованию, по сравнению со сталями того же химического состава, не имеющими дисперсных частиц. Получение дисперсно-упрочненных сталей основано на введении твердых дисперсных частиц в расплав на стадии разливки. Однако, в связи с тем, что вводимые частицы и упрочняемая сталь имеют различную удельную плотность,
распределение вводимых частиц по объему получаемой стали неравномерно, непрогнозируемо и сложно управляемо. В связи с этим, широкого применения дисперсно-упрочненные стали в промышленности не получили [2].
В изготовлении заготовки в качестве материала используется
коррозионностойская нержавеющая сталь 12Х18Н10Т.
Практическая значимость работы. Рассмотрен способ упрочнения
центробежнолитых стальных заготовок путем введения дисперсных частиц в процессе центробежного литья.
Выпускная квалификационная работа состоит из следующих разделов: задание, аннотация, оглавление, введение и основная часть. Основная часть включает в себя аналитическую, исследовательскую и экспериментальную части, где, соответственно, рассматривается обзор литературных источников, методы введения дисперсных частиц в расплавы на основе различных технологий, эксперимент по получению образцов дисперсно-упрочненных металлических материалов с разливкой во вращающуюся форму и введением дисперсных частиц при разливке на центробежно-литой машине вертикального типа, исследование дисперсно-упрочненных металлических материалов. Кроме этого выпускная квалификационная работа содержит заключение, библиографический список. В ходе работы сделаны выводы и заключение по теме выпускной квалификационной работы.
В процессе написания выпускной квалификационной работы были решены поставленные задачи и раскрыта ее тема.
В аналитической части рассмотрены методы введения дисперсных частиц в расплавы на основе различных технологий. Анализ позволил выбрать метод производства металлических (или композиционных) материалов введением дисперсных частиц в кристаллизующийся расплав, и обеспечивающий управление распределением вводимых частиц. Предложен метод введения дисперсных частиц в процессе центробежного литья, который использовался для изготовления исследовательских и экспериментальных образцов дисперсно- упрочненных металлических материалов.
Были получены экспериментальные образцы дисперсно-упрочненных металлических материалов с разливкой во вращающуюся форму и введением дисперсных частиц при разливке на центробежно-литой машине вертикального типа.
В ходе работ проведены металлографические и физико - механические исследования экспериментальных образцов дисперсно-упрочненных
металлических материалов по разработанной методике. Выводы по итогам исследования приведены в разделе 4.
Таким образом, задачи, поставленные в выпускной квалификационной работе, решены, цель достигнута.
В аналитической части рассмотрены методы введения дисперсных частиц в расплавы на основе различных технологий. Анализ позволил выбрать метод производства металлических (или композиционных) материалов введением дисперсных частиц в кристаллизующийся расплав, и обеспечивающий управление распределением вводимых частиц. Предложен метод введения дисперсных частиц в процессе центробежного литья, который использовался для изготовления исследовательских и экспериментальных образцов дисперсно- упрочненных металлических материалов.
Были получены экспериментальные образцы дисперсно-упрочненных металлических материалов с разливкой во вращающуюся форму и введением дисперсных частиц при разливке на центробежно-литой машине вертикального типа.
В ходе работ проведены металлографические и физико - механические исследования экспериментальных образцов дисперсно-упрочненных
металлических материалов по разработанной методике. Выводы по итогам исследования приведены в разделе 4.
Таким образом, задачи, поставленные в выпускной квалификационной работе, решены, цель достигнута.
