Стартовая >> Книги >> Оборудование >> Технология и оборудование производства электрической аппаратуры

Литые детали в электроаппаратостроении - Технология и оборудование производства электрической аппаратуры

Оглавление
Технология и оборудование производства электрической аппаратуры
Проектирование технологических процессов
Типизация технологических процессов
Сведения об автоматизированных системах
Технологические процессы
Направления развития технологии
Совершенствование оборудования
Комплексная механизация и автоматизация
Совершенствование организации производства
Технология корпусных деталей
Виды заготовок и их выбор
Литые детали в электроаппаратостроении
Кованые и горячештампованные детали
Применение металлокерамики
Холодноштампованные детали
Технология листовой холодной штамповки
Прессы
Автоматизация холодной листовой штамповки
Сварные конструкции
Технологические процессы производства
Дуговая сварка
Контактная сварка
Технология изготовления рамно-каркасных конструкций
Технология изготовления тонколистовых конструкций
Механизация, автоматизация, технический контроль
Техника безопасности при сварке деталей электроаппаратов
Изготовление деталей электроаппаратов на металлорежущих станках
Режущий инструмент и особенности процесса резания
Металлорежущие станки в электроаппаратостроении
Технологическая оснастка
Примеры изготовления и обработки на металлорежущих станках
Совершенствование оборудования, оснастки и инструмента
Электрофизические и электрохимические методы обработки
Пружины
Технология изготовления витых цилиндрических пружин
Контроль и испытание пружин
Технология токоведущих частей и магнитопроводов
Технология изготовления деталей из шинных материалов
Оконцевание шин, проводов и кабелей
Пайка и лужение
Сварка контактных соединений
Многовитковые катушки
Намотка и изолировка катушек
Процессы сушки, пропитки, покрытие лаком катушек
Сушка катушек
Пропитка катушек
Покрытие катушек лаками и эмалями
Контроль катушек в процессе производства
Совершенствование производства катушек
Резистивные элементы резисторов
Технология элементов на каркасах
Технология резистивных элементов
Магнитопроводы
Технология шихтованных магнитопроводов
Технология изготовления ленточных магнитопроводов
Технология формованных магнитопроводов
Технология электроизоляционных деталей
Технология производства деталей из термореактивных пресс-материалов
Технология производства деталей из термопластичных материалов
Технология производства деталей из асбестоцементных пресс-материалов
Доделочные работы после прессования деталей
Совершенствование технологии изготовления деталей из пластмасс
Детали, получаемые механической обработкой из изоляционных материалов
Технологии механической обработки деталей из изоляционных материалов
Обработка пластмасс на металлорежущих станках
Сушка, пропитка и отделка деталей
Детали из керамики
Обработка деталей из керамики
Литая изоляция в электроаппаратостроении
Технология литой изоляции
Организация поточного производства
Технология поверхностных покрытий
Химическая и электрохимическая подготовка поверхности перед покрытием
Комплекс операций подготовки поверхности
Технология гальванических, химических и анодно-окисных покрытий
Способы нанесения лакокрасочных покрытий
Способы сушки лакокрасочных покрытий
Технология изготовления печатных плат
Изготовление многослойных печатных плат
Технология сборки
Сборка основного механизма
Сборка коммутирующих контактных единиц
Монтаж проводов, кабелей и шин
Конвейеры для сборки электрических аппаратов
Механизация слесарных, сборочных и электромонтажных работ
Автоматизация сборочных работ
Технический контроль и испытание деталей
Оборудование и оснастка для технического контроля и испытаний
Список литературы

Глава пятая
ЛИТЫЕ, КОВАНЫЕ И ГОРЯЧЕШТАМПОВАННЫЕ ДЕТАЛИ
5-1. ЛИТЫЕ ДЕТАЛИ В ЭЛЕКТРОАППАРАТОСТРОЕНИИ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ ПРОИЗВОДСТВА
а) ЛИТЫЕ ДЕТАЛИ В ЭЛЕКТРОАППАРАТОСТРОЕНИИ
Широкое применение отливок при производстве электроаппаратов объясняется тем, что корпусные детали и детали механизмов, как правило, сложны по конфигурации и получение их другими способами затруднено.   Литейное производство — это процесс изготовления деталей (отливок), основанный на заполнении жидким металлом полости формы, соответствующей по конфигурации отливаемой детали аппарата. По конструкции и применяемым материалам литьё детали электрических аппаратов можно разделить на следующие виды:
1) корпусные детали — корпуса, основания, рамы, коробки, крышки, арматура 'изоляторов высокого напряжения и другие подобные детали (рис. 5-1,а, б) главным образом из серого и немагнитного чугуна и алюминиевых сплавов;
литые детали
2) детали механизмов аппаратов  —  рычаги, траверсы, маховички, детали зацеплений, корпуса и крышки подшипников и другие детали (рис. 5-1,0, г) из чугуна, модифицированного кремнием;
3) детали пневматических механизмов аппаратов  —  цилиндры и поршни, корпуса клапанов и вентилей, клапаны и другие детали (рис. 5-1Д (?) из чугуна СЧ 32-52 ГОСТ 1412-70 и латуни ЛК-80-ЗЛ ГОСТ 17711-72, ГОСТ - 15527-70;
4) детали контактных механизмов и токоведущие детали  —  контактодержатели, дугогасительные рога, контактные зажимы, контакты высоковольтных аппаратов
и другие детали (рис. 5-1,же, з) из латуни, бронзы, меди и алюминиевых сплавов Al-2, A1-4 ГОСТ 2685-75;
5) магнитопроводы электромагнитов (рис. 5-1,в,г) из серого, чугуна и низкоуглеродистой стали;
6) резисторы (из чугуна).
б) ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОАППАРАТОВ
В литейное производство входит ряд последовательных технологических процессов:
1) изготовление моделей и стержневых ящиков;
2) приготовление формовочных и стержневых смесей;
3) изготовление и сборка литейных форм и стержней;
4) приготовление жидкого металла;
5) заливка расплавленного металла в формы;
6) выбивка опок и очистка отливок (обрубка, отрезка литниковых систем, прибылей);
7) термообработка;
8) грунтовка чугунных и стальных отливок.

5-2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЛИТЬЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРОАППАРАТНЫХ ДЕТАЛЕЙ

а) ЛИТЬЕ В ЗЕМЛЯНЫЕ ФОРМЫ
На рис. 5-1,и, к изображены корпуса-магнитопроводы для электромагнитов, которые отливаются из чугуна или стали. Детали крупногабаритные или сложной конфигурации могут быть получены только литьем в землю.
Основным преимуществом литья в землю является возможность отливать детали сложной формы и больших габаритов из различных металлов при незначительных капитальных затратах.
Недостатками литья в землю являются:
1) тяжелые условия труда;
2) низкая точность;
3) неудовлетворительная поверхность деталей;
4) увеличенный расход металла за счет больших прибылей и увеличение припусков на обработку и т. д.
5) малая производительность.
б) ЛИТЬЕ В ОБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ
Литье в оболочковые формы по сравнению с отливками, получаемыми в земляных формах, позволяет отливать детали с конфигурацией, более близкой к готовой детали, с меньшей пористостью и припусками.     
Для изготовления оболочковых форм применяется смесь кварцевого песка с 5 — 6% пульвербакелита. Из указанной смеси приготавливают оболочковые формы по схеме, приведенной на рис. 5-2.
получение оболочковой формы
Машина для изготовления такой формы представляет собой металлический резервуар, поворачивающийся на цапфах горизонтальной оси. В резервуар машины засыпается формовочная смесь (положение а); сверху накладывается и закрепляется нагретая до 220 —  250°С металлическая модельная плита, так что поверхность модели обращена внутрь резервуара машины (положение б). Затем резервуар с модельной плитой и формовочной смесью поворачивается на 180° и держится в таком положении 12 — 20 с (положение в). За это время на поверхности модели образуется корка (оболочка) сплавившейся формовочной смеси толщиной 6 — 10 мм, которая остается на ней и после обратного переворачивания (положение г). Модельная плита с образовавшейся коркой снимается с резервуара и помещается в обжигательную печь (положение д), где выдерживается в течение 1 — 3 мин при 250 — 300°С, при этом оболочка спекается и упрочняется. Обожженную оболочку снимают при помощи штифтов съемника с модели плиты (положение е) и направляют на сборку литейной формы (рис. 5-3).
Литейную форму составляют из двух полуформ 1 и 2, скрепляемых между собой зажимами (рис. 5-3,а), и для заливки ставят вертикально в металлический ящик 3 (рис. 5-3,6). Во избежание разрушения оболочковой формы от давления жидкого металла про-
странство между стенками ящика и оболочки заполняют чугунной дробью.
Преимущества литья в оболочковые формы следующие:                    
1) возможность получать отливки из различных сплавов;
сборка оболочковой формы
2) сравнительно высокая точность литья;
3) повышенная шероховатость поверхности отливки;
4) возможность применения механизации и автоматизации;
5) возможность длительного хранения оболочковых
полуформ;
6) значительное снижение массы деталей и сокращение механической обработки. Недостатками являются:
1) выделение токсичных газов при полимеризации термореактивных смол;
2) значительное увеличение складских помещений при хранении полуформ;
3) увеличение затрат на оборудование и оснастку.
в) ЛИТЬЕ В МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ФОРМЫ (КОКИЛИ)
Металлические формы широко применяют для изготовления отливок из различных металлов и сплавов. Отливка в металлических формах применяется в серийном и массовом производствах.

Сущность этого способа состоит в заливке расплавленного металла в металлическую форму (кокиль), внутренняя полость которой соответствует форме детали (рис. 5-4). В настоящее время этот способ литья получил широкое применение вследствие его преимуществ по сравнению с литьем в земляные формы.
Основные преимущества литья в металлические формы:
1) отсутствие землеприготовительных и формовочных операций, вследствие чего уменьшается стоимость отливок и улучшаются условия труда;
2) получение отливок с повышенными механическими свойствами с большей точностью размеров и лучшей чистотой поверхности, что позволяет ограничиваться незначительными припусками на механическую обработку;

3) повышение производительности труда;
4) многократное использование форм. Однако способ литья в кокили имеет и существенные недостатки:
1) высокая стоимость кокиля, поэтому целесообразно его использовать только при больших объемах производства;
2) невозможность получения деталей сложных форм с тонкими стенками.
На рис. 5-4 изображена схема станка для отливки крышки аппарата из алюминиевого сплава.
г) ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Отливка под давлением  —  один из видов литья в металлические формы. Расплавленный металл заполняет металлическую форму под давлением. Методом литья под давлением можно отливать детали из медных сплавов массой до 30 кг и алюминиевых массой до 12 Кг при крупносерийном и массовом производствах.
Давление, приложенное к жидкому металлу при заполнении формы, обеспечивает хорошую заполняемость формы металлом, быстро теряющим свою жидкотекучесть в полости стальной формы, восприятие тончайших очертаний последней и уменьшение пористости в массивных сечениях отливки.
Отливка под давлением
Отливка, вынутая из формы и. освобожденная от литника, является законченной деталью, иногда не требующей дополнительной механической обработки.
Деталями, отлитыми под давлением, могут быть небольшие корпусные детали и детали механизмов аппаратов из алюминиевых и медных сплавов, из чугуна (рис. 5-1,а, в, г, з).
Для изготовления деталей электрических аппаратов методом литья под давлением применяют следующие машины: с горячей камерой сжатия (рис. 5-5,а), с холодной камерой сжатия, расположенной вертикально (рис. 5-5,6), и с холодной камерой сжатия, расположенной горизонтально (рис. 5-5,в).
Машины с горячими камерами применяются только для сплавов с низкой температурой плавления (цинковые сплавы) и имеют незначительное распространение.
При поднятии вверх прессующего поршня 3 (рис. 5-5,а) открываются каналы 5, через которые металл 1 из котла 2 поступает в стакан горячей камеры 4. При опускании поршня металл по подъемному каналу 6 передается через мундштук 7 в металлическую форму и заполняет ее.
Вертикальная камера сжатия (рис. 5-5,6) расположена параллельно плоскости разъема формы, состоящей из половинок 3 и 4. В форму металл подается из .камеры под углом 90° к оси хода прессующего поршня. Камера состоит из наполнительного стакана 7, дно которого образуется нижним поршнем 6. Металл 2 наливается в наполнительный стакан (схема I) и прессующим пуансоном 1 запрессовывается в форму (схема II). Для того чтобы металл не пошел в форму самотеком, литниковое отверстие 5 до начала запрессовки закрывается поршнем 6, поддерживаемым снизу на требуемой высоте с помощью пружины. При опускании прессующего пуансона пружина сжимается и поршень садится на коническое гнездо, открывая путь металлу в форму.
После запрессовки металла прессующий пуансон 1 поднимается вверх (схема III) и при помощи особых тяг, соединенных с поршнем 6, увлекает его за собой. При движении вверх поршень 6 отрезает от литника с отливкой литниковый остаток 8 и выбрасывает его из наполнительного стакана. Далее поршень 6 опускается вниз, половинка формы 4 вместе с отливкой отводится в сторону, и отливка освобождается от нее.
Горизонтальная камера сжатия (рис. 5-5,в) состоит из стакана 3 с овальным отверстием 4 для заливки порции металла 5 и плунжера 6 гидравлического пресса. Камера сжатия соединена с металлической формой, состоящей из половинок 1 ц 2. Сразу же после заливки металл движением плунжера запрессовывается в форму через литниковый канал, являющийся продолжением стакана камеры. После запрессовки металла плунжер продолжает оставаться под давлением до момента открывания форм. Отливка 8 извлекается вместе с литниковым остатком 7, который затем отрезается.
Литье под давлением имеет следующие преимущества по сравнению с другими видами литья:
1) высокую производительность (60 — 250 отливок в час при одногнездной пресс-форме);
2) высокую точность деталей и малую шероховатость поверхности (в большинстве случаев отпадает механическая обработка);
3) возможность получения отливок с тонкими стенками (до 1,5 мм) и сложной конфигурации;
4) возможность армирования отливки вкладышами из других, более прочных материалов. Недостатки:
1) высокая стоимость пресс-форм, поэтому применяется только в массовом производстве;
2) невозможность получения толстостенных деталей или деталей с массивными элементами;
3) сложность получения деталей из сплавов черных металлов (высокая температура плавления).
д) ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Литье по выплавляемым моделям осуществляют следующим образом. Модели, изготовленные с большой точностью из легкоплавких материалов, облицовывают огнеупорной массой, заформовывают и затем выплавляют при нагревании. Образовавшуюся полость неразъемной формы прокаливают и заливают жидким металлом. Затем форму разрушают и извлекают отливку.
Литье по выплавляемым моделям
Точным литьем по выплавляемым моделям из стали, из алюминиевых, медных, магниевых и других сплавов изготовляют отливки сложной формы небольших и средних размеров. Целесообразно этот метод использовать при изготовлении деталей аппаратов из металлов и сплавов, не поддающихся обработке или трудно обрабатываемых на металлорежущих станках.
Литьем по выплавляемым моделям отливаются детали электроаппаратов с массой от десятков грамм до 10 кг в серийном и массовом производствах. Этим методом возможно отливать и детали с большей массой, но при этом точность снижается.
Процесс литья по выплавляемым моделям производят в следующем порядке.
Формование моделей осуществляют в пресс-формах, изготовленных из стали марки 45. Заполнение пресс-формы модельной массой производят при помощи пресса или свободной заливкой. Для предупреждения прилипания восковой массы к станкам пресс-формы ее смазывают смесью, состоящей из глицерина и спирта (или касторового масла и этилового спирта). Чтобы поверхность восковой модели получилась гладкой, пресс-форма должна быть нагрета до температуры, зависящей от применяемой массы. После затвердевания модель с питателем извлекают из пресс-формы и сушат на воздухе. Аналогичным образом изготовляют восковую модель литниковой системы.
Затем производят компоновку восковых моделей / на литнике 2 в блоки (рис. 5-6,а) путем припайки моделей к литнику. Полученные блоки покрывают огнеупорной смесью, содержащей "90% мелкого кварцевого песка, 7% каолина и 3% графита, замешанной на растворе чаще всего из 20% жидкого стекла и 80% воды, или смесью, состоящей из молотого маршалита и этплортоснликата.
После этого подсушенные блоки формуют в кварцевом песке в опоках 3 и торцы 4 заполняют огнеупорной смесью (рис. 5-6,6).
Готовую форму нагревают в сушильном шкафу до 100 — 120°С для выплавления восковой массы, затем прокаливают в электропечи до 800 — 850°С и заливают расплавленным металлом (рис. 5-6,в). Металл поступает в форму под действием собственного веса, под давлением или центробежным способом. Далее происходит процесс охлаждения (вместе с формой) и выбивка деталей. Форма одноразовая, так как разрушается при выбивке. Далее отделяют детали от литниковой системы.
Характер технологических процессов получения отливок по выплавляемым моделям дает возможность полностью механизировать операции, а в отдельных случаях и автоматизировать.
Преимущества литья по выплавляемым моделям следующие:
1) возможность механизации и автоматизации технологических операций и, следовательно, значительное повышение производительности труда;
2) получение отливок сложной формы с толщиной стенки от 0,5 мм с точными размерами из стали, сплавов и других материалов;
3) получение точных размеров литья  (IT10 — IT15 квалитет) и сравнительно небольшой шероховатости поверхности и отсутствие необходимости обработки на металлорежущих станках;
4) значительная экономия металла за счет получения точных размеров и уменьшения припусков.
Недостатками литья по выплавляемым моделям являются:
1) высокая стоимость оснастки и оборудования, поэтому целесообразно применять при крупносерийном .и массовом производствах;
2) длительность процесса (от получения восковых моделей до охлаждения деталей вместе с опоками после заливки жидкого металла);
3) невозможность получения отливок больших масс

е) ДРУГИЕ ВИДЫ ЛИТЬЯ
При производстве деталей электрических аппаратов кроме вышеназванных видов литья применяются и некоторые другие, которые используются реже.
1. Литье в землю по моделям из пенополистирола.
Размеры деталей получаются точные, так как модель из пенополистирола заформовывается в землю и в дальнейшем не удаляется. При заливке жидкого металла модельный состав выгорает.
Основным недостатком является повышенный процент углерода на поверхности деталей. В результате повышенной твердости металла затрудняется обработка на металлорежущих станках.
2. Литье под давлением в вакууме. Для получения высококачественных отливок, особенно из алюминиевых сплавов, получаемых литьем под давлением, применяют вакуум-установки; удаление воздуха из полости пресс-формы производится перед запрессовкой металла вакуум-аккумулятором.
3. Центробежное литье. Этот способ отличается тем, что форма перед заливкой в нее жидкого сплава приводится во вращение до полного затвердевания отливки.
Центробежный способ имеет ряд преимуществ, в том числе увеличение выхода годного литья и повышение его качества. Обычно применяется для деталей, имеющих форму тел вращения.



 
« Системы электроприводов исполнительных механизмов буровых установок   Фазировка оборудования »
электрические сети