Технологическое обеспечение и расчёты литейных процессов

Литье
14.06.2021

(Всего голосов: 1)

Введение

Пояснительная 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 часть

 

1. 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:

Углерод

Кремний

Марганец

Фосфор

Сера

3,3-3,5%

1,4-2,4%

0,7-1%

До 0,2%

До 0,15%

 

 

 

 

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.

 

Заключение

Результатом 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:

  1. Трухов А.П, Сорокин Ю.А., Ершов М.Ю. и др. Технология литейного производства.. Ли­тье в песчаные формы: Учебник для вузов. ( Под ред. А.П.Трухова) – М.: Издательский центр «Академия», 2005 г.-528 с.
  2. Ложичевский А.С.   Литейные  металлические   модели.- М.:Машиностроение", 1973 г -347 с.
  3. Пакет прикладных программ ТОТЛ2А " Разработан ЗАО " Литаформ " и кафедрой МиТЛП " МГТУ « МАМИ»
  4. Сорокин Ю.А. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Технология литейного производства»: «Проектирование технологического процесса изготовления отливок в песчаные формы»,  МГТУ «МАМИ», 2008г.
  5. Трухов А.П. Методические указания по дипломному и курсовому проектированию для расчета  времени охлаждения  отливки в форме до температуры выбивки и охлаждения отливки после выбивки. МГТУ «МАМИ», 2008г.

 

Пояснительная записка:

Poyasnitelnaya_zapiska.docx

 

Листы:

SCh_20_chertezh_detali.pdf

SCh_20_chertezh_otlivki.pdf

Chertezh_modelnoy_plity_1_05.pdf

Chertezh_sterzhnevogoyaschika_22_05.pdf

Forma_v_sbore_31_05.pdf


Оставить комментарий