Технологическое обеспечение и расчёты литейных процессовВведениеПояснительная записка является сопутствующим теоретическим материалом для ознакомления с технологией производства отливок в разовые песчано-глинистые формы на примере детали “Корпус”. Она включает перечень материалов, оборудование и опиание приципов его работы, последовательность действий, необходимые расчеты и чертежи.
Основная часть1. Технологические условия на отливку.Необходимо изготовить деталь (корпус) в количестве 100 000 отливок в год. Отливка общего назначения, сложность отливки средняя. А) Марка сплава СЧ20 – серый чугун с пластинчатой формой графита. Химический состав:
Б) Механические свойства: предел прочности при растяжении σв = 200 Мпа. Серый чугун применяется для изготовления деталей, подверженный незначительным механическим нагрузкам. В) Масса отливки – 24,37 кг
2. Положение отливки в форме.Вся отливка располагается в верхней полуформе. Высокий риск испортить форму при накрывании стержня верхней полуформой. Металлостатический напор слабее, стояк работает не в полную силу - возможны недоливы.
Линия разъема проходит по оси симметрии отливки. Необходимость изготавливать разъемную модель. Низкая размерная точность – риск смещения частей модели друг относительно друга. Большое количество горизонтальных поверхностей – скопление неметаллических включений, газовых раковин. Половинки симметричной отливки получатся разными по хим. составу в результате ликвации.
Вся отливка располагается в нижней полуформе. Отсутствует смещение, т.к. вся отливка располагается в одной полуформе. Опасность повредить форму при постановке стержня сведена к минимуму (стержнень расположен в нижней полуформе) Газовые и неметаллические включения образуются в широкой части отливки, которая устраняется при механической обработке.
Из рассмотренных вариантов оптимальным и технологичным по всем параметрам является третий.
3. Базы механической обработки.Конструкторская база - это поверхность, относительно которой изделие базируется в узле. При выборе конструкторской базы механической обработки необходимо, чтобы данная поверхность на чертеже детали: - была координирована с другими поверхностями большим количеством размерных связей - имела более высокие требования к точности размеров, выходящих на нее, к допускам формы и чистоте поверхности Черновая база - поверхность, которую можно использовать для назначения припуска на поверхность, обозначенную конструкторской базой. Черновую базу выбирают из числа поверхностей, координированных с конструкторской базой размерными связями в порядке возрастания их номинальных размеров.
Рис.1. Базы механической обработки. На рис.1. поверхность V1 – конструкторская база, поверхность Г – черновая база, поверхность Е – база для поверхности вращения.
4. Точностные параметры отливки, допуски размеров, массы и припусков на механическую обработку отливки.Точностные параметры и припуски на механическую обработку определяются на ЭВМ с использованием программы ТОТЛ-2А (рис.2-4). Точность отливки: 11t-6-15-9-см 2.20 ГОСТ 26645-85 РП8 КРо11t - класс размерной точности отливки; СК6- степень коробления отливки; СП15-степень точности поверхности отливки; КМ9 - класс точности массы отливки; Тсм 2,2. - допуск смещения элементов отливки по плоскости разъема; РП8 - ряд припуска для обрабатываемых поверхностей.
Рис.2. Точностные параметры отливки.
Припуски на механическую обработку Припуск – это толщина слоя металла, удаляемая с поверхности отливки при ее обработке в целях обеспечения заданных размеров, формы, расположения, неровностей и шероховатости поверхности детали.
Рис.3. Припуски на механическую обработку.
Рис.4. Припуски на линейную усадку и литейные уклоны.
5. Выбор модельной плиты, расположение моделей на модельной плите. Разметка и порядок монтажа модельной плиты на столе формовочной машины.Определяется минимальная толщина формовочной смеси, и, соответственно расположение моделей на подмодельной плите:
Соблюдая все размеры, на модельной плите с размерами 700х800 мм можно расположить 2 отливки. Они располагаются симметрично (см. приложение 2), к каждой отливке подходят по два питателя по касательной (т.к. является телом вращения). А шлакоуловитель и стояк вынесены в свободную часть формы. Подмодельная плита 0280-0241/002 ГОСТ 20090-74 Тип и габариты штырей были выбраны конструктивно (для удобного их фиксирования и извлечения): Штырь 0292-0406 ГОСТ 19381-74 Плиты и рамы модельных плит изготавливаются из стали марок 25Л, 30Л и 35Л, чугуна СЧ20 и выше. Металлические вкладыши модельных плит изготавливаются из алюминиевых сплавов и деревянные. Порядок монтажа На столе формовочной машины устанавливается подмодельная плита. На ней располагаются модели отливки, модели элементов ЛПС (зумпф, питатели – для нижней и стояк, шлакоуловитель, прибыли – для верхней плиты), которые крепятся болтами в самой плите. В специальные отверстия фиксируются центрирующий и направляющий штыри – по ним впоследствии надевается опока, и расположение этих штырей связывает все размерные цепи, определяя точностные параметры отливки.
6. Конструкция стержневого ящика. Вентиляция полости ящика при пескодувном уплотнении стержневой смеси.Стержневые ящики должны отвечать следующим требованиям:
Стержень будет формоваться в разъёмном, состоящем из двух полуформ стержневом ящике с горизонтальной плоскостью разъёма. Способ формовки – пескодувным способом. В конструкции стержневого ящика предусмотрены венты для вентиляции и вдувные отверстия для стержневой смеси (см. приложение 3).
Полость стержневого ящика соответствует внешним очертаниям стержня со знаковыми частями. Разъёмные алюминиевые ящики должны иметь центрирующие штыри и устройства для их крепления. В дне ящика против вдувных отверстий установлены шайбы из закалённой стали, для защиты его от разрушающего действия струи смеси. Стержневой ящик изготавливается из сплава АК5М2 (АЛ3В) по ГОСТ 1583-93. Несмотря на то, что стержневые ящики изготовлены из алюминия, для предотвращения повышенного износа, на контактных поверхностях устанавливается броня – пластина из углеродистой стали Ст3. Толщина стенки и другие размеры определяются исходя из среднего габаритного размера стержневого ящика по ГОСТ 19370-74.
Расчет вдувных отверстий См. в файле в конце статьи.
Расчет вентиляционных отверстий (вент) См. в файле в конце статьи.
7. Состав формовочных и стержневых смесей.Формовочная смесь, образующая литейную форму, состоит из двух основных составляющих: огнеупорной и связующей, а также из атмосферы, заполняющей поры смеси. По применению при формовке различают облицовочные, наполнительные и единые смеси. В данном случае будет использоваться единая формовочная смесь, применяемая при машинной формовке. Отливки из чугуна изготавливают в сырых или сухих песчаных формах. В сырых формах обычно получают мелкие отливки до 100кг. При изготовлении будет использоваться сырая форма. Массовая доля составляющих смеси, %:
Свойства:
Стержни будут изготовлены из холоднотвердеющей смесей (ХТС). Сущность технологии заключается в следующем: в смесь вводится жидкая смола и отвердитель (кислота), при химическом взаимодействии которых происходит поликонденсация смолы до полного ее затвердевания и, как результат, упрочнения стержня. Количеством вводимого катализатора регулируют время живучести смеси, в течение которого смесь не теряет способности формоваться. Смеси со смолами имеют высокую текучесть и за счёт этого легко уплотняются даже кратковременной вибрацией. Стержни имеют высокую прочность и хорошую газопроницаемость, податливы и хорошо выбиваются из отливок.
8. Элементы литниковой системы.Литниковая система – это система каналов, предназначенных для заполнения формы расплавом и питания отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать:
Литниковая система состоит из приемного устройства – литниковой чаши, стояка, зумпфа, шлакоуловителя, питателей.
Литниковая чаша – это устройство, предназначенное для гашения энергии струи металла из ковша и частичного улавливания шлака. Стояк – это вертикальный канал, по которому металл опускается от уровня чаши до уровня подвода к отливке. Зумпф – это углубление под стояком, где образуется болотце, гасящее энергию струи металла из стояка и предотвращающее разбрызгивание металла. Шлакоуловитель – это горизонтальный канал, предназначенный для подачи расплавленного металла из стояка к питателям и улавливания неметаллических включений из расплава. Питатели – это каналы, служащие для подвода расплавленного металла от литникового хода до полости литейной формы.
Расчет ЛПС См. в файле в конце статьи.
9. Технология изготовления формы на встряхивающей машине.Уплотнение смеси происходит за счёт встряхивания, возникающего при ударе стола машины с закреплённой на нем плитой и опокой о станину машины. Стол машины под действием сжатого воздуха, поступающего в цилиндр машины, поднимается на высоту 30…100 мм и затем под действием сил тяжести падает, ударяясь о станину. При этом смесь уплотняется. Уплотнение зависит от мощности удара и числа ударов (обычно 30…50 в минуту). На встряхивающих машинах уплотнение формовочной смеси в опоке происходит неравномерно: нижние слои - более плотные, верхние - менее. Для устранения этого недостатка применяются встряхивающие машины с допрессовкой верхних слоёв формы. В этом случае распределение плотности смеси более равномерно. Процесс изготовления верхней полуформы на встряхивающей машине: Модельную плиту монтируют на столе формовочной машины. После очистки модельной плиты от пыли и протирки смесью керосина с мазутом на неё по штырям накладывают опоку и устанавливают модель стояка литниковой системы. Далее модель покрывают единой формовочной смесью, устанавливают на поверхность опоки наполнительную рамку и насыпают в неё формовочную смесь. После уплотнения смеси встряхиванием, снятия наполнительной рамки и дополнительного уплотнения допрессовкой, срезают лишнюю смесь с поверхности опоки линейкой, накалывают душником вентиляционные каналы и извлекают модель стояка литниковой системы. Аналогичным образом, но без операций установки и извлечения стояка литниковой системы производится формовка нижних полуформ.
10. Технология изготовления стержней.Стержни будут изготовлены из песчаной холоднотвердеющей смеси, отверждаемые вне контакта с оснасткой, окрашенные водными подсушиваемыми покрытиями, пульверизацией или окунанием. Формование будет происходить пескодувным способом на пескодувных машинах. Пескодувный процесс заключается во вдувании сжатым воздухом стержневой смеси в стержневой ящик. Пескодувная машина имеет резервуар, периодически пополняемый смесью, в который в момент надува впускается через быстродействующий клапан из ресивера сжатый воздух с обычным давлением 0,6 МПа. Вдувание смеси в опоку или ящик происходит через вдувные отверстия, которые делаются в надувной плите, служащей дном пескодувного резервуара. Выпуск воздуха из ящика или опоки наружу происходит через венты, которые выполняются обычно в виде либо пробок из цинкового сплава, имеющих множество прорезанных в них параллельных щелей, через которые не проходят песчинки, либо цилиндриков с напаянной вместо дна сеткой.
11. Состав шихтовых материалов.Расчет шихты
Рис.5. Расчет компонентов шихты.
Плавка осуществляется без добавления модификатора.
Рис.6. Результаты работы программы.
12. Расчет массы груза.См. в файле в конце статьи.
13. Расчет времени охлаждения.См. в файле в конце статьи.
14. Выбивка, финишные операции, контроль качества.Выбивка отливки – процесс удаления затвердевшей и охлаждённой до определённой температуры отливки из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку отливок из литейных форм осуществляют на специальном оборудовании – механических выбивных решётках. Финишная обработка отливок включает операции обрубки, очистки, зачистки, выбивки стержней, исправление дефектов, контроль, окраску, механическую обработку. Контроль качества отливок – с помощью приборов или визуально контролируется: качество поверхности, наличие наружных и скрытых дефектов, макро- и микроструктура, твёрдость, прочность, геометрическая и массовая точность, коррозионная стойкость, герметичность, немагнитность и др. Отливки подвергаются графитизирующему отжигу. Графитизирующий отжиг (также томление) — процесс длительного нагрева белого чугуна с целью вызвать распад цементита и появление хлопьев графита. Образующийся в результате полного цикла отжига ковкий чугун менее хрупок и более пластичен.
ЗаключениеРезультатом выполнения курсового проекта является описание полного цикла технологии производства отливок из серого чугуна в разовые песчано-глинистые формы. Получены навыки в создании чертежей по ЕСТД.
Список использованной литературы:
|
