Разработка модели художественного изделия, получаемого методом литья в песчано-глинистые формы

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

заготовка литье отливка фонарь

Введение

Глава 1. Технология изготовления заготовок методом литья

1.1 Основные особенности получения отливок

1.2 Выбор рационального способа изготовления отливки проектируемой детали

1.3 Литейные свойства сплавов и их влияние на конструктивные размеры и форму отливок

1.4 Кристаллизация под давлением

Глава 2. Анализ художественных изделий

Глава 3. Описание разработки модели уличного фонаря

Заключение

Список источников

ВВЕДЕНИЕ

Самый древний способ литья -- литье в песчано-глинистые формы, или, как говорят, литье в землю. До сих пор этим способом делают до 85% отливок. Однако этот способ, хотя его и считают простым, требует большой предварительной работы.

Литье в разовые песчано-глинистые формы является наиболее распространенным и относительно простым способом получения отливок.

Литье в разовые песчано-глинистые формы - один из способов изготовления заготовок деталей в литейном производстве.

Литейное производство - отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали).

Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т, длиной от нескольких сантиметров до 20 м, со стенками толщиной 0,5-500 мм (блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных станов, турбинные лопатки и т. д.).

Цель работы: разработать модель художественного изделия получаемого методом литья в песчано-глинистые формы.

Объект исследования: конструирование модели художественного изделия.

Предмет исследования: разработка модели художественного изделия получаемого методом литья в песчано-глинистые формы.

Задачи работы:

1. Изучить специальную литературу по теме работы.

2. Представить технологию изготовления заготовок методом литья.

3. Проанализировать модели художественных изделий на примере уличного фонаря.

4. Сделать эскиз уличного фонаря.

5. Описать этапы разработки модели уличного фонаря.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК МЕТОДОМ ЛИТЬЯ

1.1 Основные особенности получения отливок

1.2 Выбор рационального способа изготовления отливки проектируемой детали

Инструментами для изготовления отливок являются литейные формы, которые классифицируют по числу заливок: разовые и многократно используемые, а также по материалу формы: песчаные, металлические и т.п. В зависимости от числа заливок в формы существующие способы литья можно разделить на две группы:

1. Литье в разовые формы - песчаные формы (ПФ) (фильм), оболочковые формы (ОФ) (фильм), по выплавляемым моделям (ВМ) и др.

2. Литье в многократно используемые формы - в кокиль (К) (фильм), центробежное (Ц) (фильм), под давлением (Д) и др.

Сущность способов литья, их технологические возможности (табл. 1) и практическое освоение приемов изготовления отливок были изучены студентами при прохождении учебно-технологического практикума. Поэтому в курсе лекций по ТКМ основное внимание уделено методике выбора рационального способа получения отливки при проектировании изделия.

Таблица 1.

Технологические возможности основных способов литья

Одну и ту же деталь можно изготовить из заготовок, полученных различными способами. Одним из основополагающих принципов выбора способа получения отливки (в условиях массового и крупносерийного производств) является обеспечение максимального приближения ее размеров к проектируемой детали. В этом случае существенно сокращается расход металла, объем механической обработки и производственный цикл изготовления детали. Однако при этом в заготовительном производстве увеличиваются расходы на технологическое оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание. Поэтому при выборе способа получения заготовки следует проводить технико-экономический анализ двух этапов производства - заготовительного и механообрабатывающего.

Основными факторами, определяющими выбор способа получения отливки, являются те же, что и при проектировании поковки. Конструкторско-технологическими признаками изделия являются: форма и размеры заготовки; требуемая точность и качество поверхностного слоя; технологические свойства материала заготовки и программа выпуска.

Форма и размеры заготовки. Литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям позволяет получить заготовки сложной формы с различными полостями и отверстиями. В тоже время, некоторые способы литья (под давлением, центробежное и др.) выдвигают определенные ограничения к свойствам расплава, форме отливки и условиям ее изготовления.

Максимальные размеры и масса заготовок, минимальные значения толщины стенок и массы отливок, а также химический состав расплава часто являются параметрами, определяющими выбор оптимального способа литья. Так, масса и размеры отливок при литье в песчаные формы практически не ограничены, а заготовки с толщиной стенки равной 0,5 мм могут быть получены литьем по выплавляемым моделям и под давлением. При этом литьем под давлением изготавливают, как правило, отливки только из цветных металлов и их сплавов.

С увеличением точности отливок возникают затраты на их изготовление. Это определяется главным образом увеличением стоимости оснастки, уменьшением допуска на ее износ, применением оборудования с более высокими параметрами точности, увеличением расходов на его содержание и эксплуатацию.

Качество поверхностного слоя заготовки влияет на технологический процесс ее последующей обработки и на эксплуатационные свойствах детали (например, усталостная прочность, износостойкость). Оно формируется практически на всех стадиях изготовления заготовки. Выбранный способ литья определяет не только макрогеометрию поверхности, но и физико-механические свойства поверхностного слоя.

В качестве примера сравним заготовки, изготовленные литьем в песчаных формах и под давлением. В первом случае получают шероховатую поверхность. При обработке такой заготовки в процессе резания возникает неравномерная нагрузка на инструмент, что, в свою очередь, снижает точность обработки. Заготовки, получаемые литьем под давлением, имеют низкую шероховатость (Ra 40...10 мкм). Однако в связи с высокой скоростью охлаждения и отсутствием податливости формы в поверхностном слое отливки возникают остаточные напряжения растяжения, которые могут привести к короблению заготовки или образованию трещин.

Технологические свойства материала отливки. Каждый способ изготовления заготовок требует от расплава определенного комплекса литейных свойств. Поэтому часто технологические свойства материала накладывают ограничения на выбор способа получения отливки. Так, серый чугун имеет высокие литейные свойства, поэтому отливки из этого сплава могут быть получены всеми известными способами литья. При изготовлении заготовок из высоколегированных сталей, характеризующихся низкой жидкотекучестью, как правило, применяют способ литья по выплавляемым моделям.

Литейные свойства расплава оказывают влияние на себестоимость изготовления отливок. Например, переход при изготовлении отливок из чугуна к стали, повышает себестоимость заготовок (без учета стоимости материала) на 20…30%.

Тип производства влияет на выбор способа получения отливок. Например, в условиях крупносерийного и массового производств рентабельны способы литья с использованием металлических и оболочковых форм. В единичном производстве отливок может окупиться только простая и недорогая оснастка, например, при литье в песчаные формы применяют деревянные модели. При этом отливки имеют припуски, напуски и литейные уклоны больше, чем при изготовлении заготовок специальными способами литья. С увеличением программы выпуска изделий становится экономически целесообразно использовать металлические модельные плиты при изготовлении отливок в песчаных формах на автоматических линиях либо применять более дорогие специальные способы литья. В этом случае возможно получение заготовок с высоким качеством поверхностного слоя и меньшими допусками и припусками на механическую обработку.

Производственные возможности предприятия. Процесс проектирования изделий, изготовление которых предполагается в условиях действующего предприятия, следует связать с его технологическими возможностями. Для этого необходимо располагать сведениями о типе и количестве имеющегося оборудования, производственных площадях, возможностях ремонтной базы, вспомогательных службах и т.п.

1.3 Литейные свойства сплавов и их влияние на конструктивные размеры и форму отливок

1.4 Кристаллизация под давлением

Особенностью заготовок, изготовленных литьем с кристаллизацией под давлением является отсутствие прибылей и литниковых систем. Штамповка жидкого металла, по существу, является промежуточным технологическим процессом между литьем и горячей штамповкой. Сущность способа заключается в том, что металлическая литейная форма устанавливается на прессе, производится заливка расплава и прикладывается давление пуансоном, которое не снижается до окончания процесса кристаллизации. Высокое давление способствует полному растворению газов, содержащихся в расплаве, и проталкиванию жидкого металла в самые узкие зазоры прессформы.

Увеличение давления и времени прессования способствует уменьшению усадки. При этом возникает трехосное напряженное состояние и, если сжимающие напряжения больше усадочных, то трещины в отливках не возникают. Кроме того, штамповка жидкого металла полностью устраняет характерную для литья в металлические формы пористость заготовки, измельчает кристаллиты и повышает однородность микроструктуры по сечению отливок.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Уличное освещение является неотъемлемой частью городского благоустройства. Уличные чугунные фонари с великолепным дизайном придают городским улицам уникальный облик в части городской архитектуры.

Первые попытки использовать искусственное освещение на городских улицах относятся к началу XV века. В 1417 году лондонский мэр Генри Бартон распорядился вывешивать фонари зимними вечерами, чтобы рассеять непроглядную тьму в британской столице. Через некоторое время его инициативу подхватили французы. В начале XVI столетия жителей Парижа обязали держать светильники у окон, которые выходят на улицу. При Людовике XIV французскую столицу наполнили огни многочисленных фонарей. «Король-солнце» издал специальный указ об уличном освещении в 1667 году. По легенде, именно благодаря этому указу царствование Людовика и назвали блестящим.

А 23 ноября 1706 года, когда молодой город на Неве праздновал победу русских войск над шведами под Калишем, по приказанию Петра I на фасадах домов четырех улиц, берущих начало вблизи Петропавловской крепости, были повешены фонари. С тех пор они стали всегда зажигаться по большим праздникам. И хотя эти фонари вывешивались лишь от случая к случаю, они положили начало уличному освещению Петербурга.

Первый проект постоянного уличного фонаря был разработан архитектором Ж .Б. Леблоном в 1718 году и одобрен Петром I. Первые четыре фонаря, изготовленные по этому проекту на Ямбургском стекольном заводе, были установлены на набережной Невы, напротив Зимнего дворца.

В 1720 году был изготовлен новый образец фонаря для постоянного уличного освещения. К концу 1723 года на некоторых улицах Петербурга, и главным образом на Большой першпективной дороге, установили 595 фонарей, при этом для обслуживания светильников была создана команда из 64 человек. Конопляное масло в фонарях зажигали «в ночное время токмо в темные часы по присылаемым из академии о темных часах таблицам».

Историк Петербурга И. Г. Георги так описывает это освещение на улицах:

"Для сего имеются по оным (улицам) деревянные голубою и белою краской выкрашенные столбы, из коих каждый на железном пруте поддерживает шарообразный фонарь, спускаемый на блоке для чищения и наливания масла…"

Фонари уличного освещения - это осветительные приборы общего уличного освещения, которые устанавливаются вдоль транспортных магистралей, пешеходных зон, в парках, во дворах, на площадях и других открытых пространствах с целью облегчения эксплуатации объектов в темное время суток.

В наше время изготовление фонарей литьем опять возвращается в моду. Фонари, отлитые из металла, занимают, по праву, свое место в разных архитектурных стилях, дизайнерских проектах, на улицах городов, площадях и в парках.

При современном ритме жизнь людей не прекращается и в темное время суток. Само восприятие ночного города зависит, в основном, от качества уличного освещения. Вечером и ночью только свет фонарей помогает увидеть всю красоту архитектурных построек и памятников. Поэтому производство фонарей способом художественного литья было и остается еще одним способом для украшения улиц.

Важными преимуществами уличных чугунных фонарей являются их внешняя привлекательность, прочность, долговечность, устойчивость к коррозии и колебаниям температуры, а также великолепные теплофизические свойства. Коррозия чугуна столь низка, что срок службы чугунных фонарных столбов может составлять не одну сотню лет.

Красивые, надежные и недорогие чугунные фонарные столбы и фонари хорошо впишутся в садово-парковый ансамбль любой территории.

Литые художественные изделия всегда дышат ностальгией и вызывают чувство восхищения. Помимо эстетических качеств, создание фонарей с помощью литья является достаточно практичным и быстрым способом создания типовых деталей декора, также есть возможность производства массовых элементов.

Фонари уличного освещения относятся к светильникам общего света, которые, в отличие от светильников локального света, обеспечивают равномерное распределение светового потока во все стороны.

Можно выделить два типа конструкции фонарей уличного освещения. Торшерные фонари уличного освещения представляют собой осветительные приборы, которые крепятся на опору сверху и излучают свет вверх. Предусмотрены одно- и многорожковые модификации устройства, с разной высотой опоры. Такие фонари уличного освещения используются для освещения пешеходных зон, бульваров, парков, скверов, загородных участков, дворов.

Вторую группу образуют консольные фонари уличного освещения, которые представляют собой светильники общего света, установленные на опорах с помощью выступающих кронштейнов. В отличие от торшерных фонарей уличного освещения, этот вид светильников направляет световой поток вниз. Такие фонари уличного освещения устанавливаются вдоль транспортных дорог, на площадях, во дворах и проч.

Виды, технические характеристики и нюансы монтажа фонарей уличного освещения регламентированы в нормативных документах, в частности в главе 6.3 «Правил устройства электроустановок».

Изготовление фонарей и их деталей состоит из нескольких этапов. Первым этапом является создание модели, по ней потом изготавливается литейная форма. В форму отливают отдельные части фонаря. После заливки металлом литейных форм остывшие отливки частей фонаря вынимают, очищают и шлифуют. Из них собирают фонарь, который может состоять из нескольких десятков отлитых отдельно частей. Стоит отметить, что современные производители применяют этот метод, для получения уникальных по сложности и красоте уличных архитектурных фонарей.

Технология литья позволяет создать нужное количество одинаковых деталей, повторяющихся в оформлении фонарей. Изготовление литых фонарей дает гарантию их прочности, но в тоже время легкости и воздушности.

Сегодня в изготовлении фонарей первое место занимает стиль ретро. Минимализм тоже присутствует, но реже. Также применяются современные методы.

Назначение фонарей уличного освещения

Мощность фонаря уличного освещения зависит от его места расположения. В приведенной ниже таблице указаны особенности фонарей уличного освещения в зависимости от их назначения.

ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ МОДЕЛИ УЛИЧНОГО ФОНАРЯ

Ниже предлагаем свою модель чугунного фонаря.

1. Столб чугунный:

· основание 120 кг

· нижняя часть 250 кг

· верхняя часть 105 кг

· корпус 10 кг

· общий вес 530 кг

2. Фонарь алюминиевый

· Опора 5 кг, кол-во 3 шт.

· Цветок 0,3 кг, кол-во 4 шт.

· Корзина 6 кг, кол-во 4 шт.

· Колпак 2 кг, кол-во 4 шт

· Рукоятка 1,7 кг, кол-во 3 шт

· общий вес 53,3 кг

3. Каркас - труба

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Литьё в песчаные формы -- вначале изготовляется литейная модель (ранее -- деревянная, в настоящее время часто используются пластиковые модели, полученные методами быстрого прототипирования), копирующая будущую деталь. Модель (как и будущая форма) разъемная и состоит из двух половинок. Модель засыпается песком или формовочной смесью, заполняющей пространство между ею и двумя открытыми ящиками. Отверстия в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу. Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия -- литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему и проводят термообработку.

Новым направлением технологии литья в песчаные формы является применение вакуумируемых форм из сухого песка без связующего. Для получения отливки данным методом могут применяться различные формовочные материалы, например песчано-глинистая смесь или песок в смеси со смолой.

После покрытия краской, предохраняющей поверхность от царапин, модель можно использовать для формовки до нескольких десятков раз без ухудшения качества отливки.

От литья по выплавляемым моделям она отличается несколько меньшей точностью, но зато она значительно дешевле. Обычно эта технология используется при необходимости получения довольно крупных отливок как из цветных металлов, так и из черных. Литье в землю является сравнительно простым и экономичным технологическим процессом. Во многих отраслях машиностроения (автомобилестроение, станкостроение, вагоностроение и др.) при массовом производстве отливок чаще всего применяется этот метод. Для изготовления художественных отливок литье в землю используется гораздо реже.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Антонов П. Фонарщики // Санкт-Петербургская панорама. 1999. № 12.

2. Балабин В.В. Изготовление деревянных модельных комплектов в литейном производстве. - М.: Высшая школа, 2001.

3. Беккер М.Д. Литье. - М.: Академия, 2009.

4. Вдович Б. Н., Сосненко М. Н. Заливка литейных форм. - М.: Высшая школа, 2004.

5. Иванов А., Фонари Ленинграда, «Наука и жизнь», 1999, № 4.

6. Литье / под ред. А.Н. Сварченко. - СПб: Питер, 2007.

7. Семенович Г., Уличное освещение города С.-Петербурга, П., 1994.

8. Сосненко М. Н, Святкин Б. К. Общая технология литейного производства.-- М.: Высшая школа, 2005.

9. Титов Н. Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства. М. Машиностроение, 1994. 472 с.

10. Узких Г.Н. Изготовление моделей при помощи литья. - М.: Академия, 2009.

11. Яблокова Г.В. Литье. - М.: Академия, 2009.

Размещено на www.allbest.ru