Технологический процесс получения отливки "Кронштейн" 181.12.05.008 специальным способом литья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Литейное производство - один из старейших и до настоящего времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности. Литые детали используются не только в машиностроении и приборостроении, они применяются в домостроении и дорожном строительстве, являются предметами быта и культуры.

Задачей литейного производства является изготовление из металлов металлических сплавов изделий-отливок, имеющих разнообразные очертания и предназначенных для использования в различных целях.

Отливки после механической обработки составляют почти половину массы деталей всех машин, механизмов, приборов и аппаратов выпускаемых разными отраслями машино и приборостроения. Литьем изготовляют также отдельные части строительных сооружений, транспортных устройств и т.п.

Специальные виды литья используются исключительно в том случае, когда необходимо получить отливки высокой точности с гладкой поверхностью без возможного пригара, с минимальными припусками на механическую обработку. При обычных способах литья от 8 до 15% массы отливок превращается в стружку, из-за необходимости механической обработке. Для того, чтобы механически обработать одну отливку и превратить ее в готовую деталь необходимо затратить большое количество электрической энергии. Поэтому с целью экономии и повышения качества необходимо осуществлять переход от обычного литья (в песчано-глинистые формы) к специальным способам литья, вследствие высокой точности отливок дает возможность уменьшить припуски на механическую обработку и снизить количество стружки до 5%. Экономичность повышается с увеличением количества отливок, т.е. с переходом от серийного производства к массовому.

В настоящее время для получения литых деталей уже используется несколько десятков технологических процессов и их вариантов, обладающих достаточно широкой универсальностью или пригодных для изготовления узкой номенклатуры определенных отливок. По сложившейся технической классификации к специальным способам литья относят: литье по выплавляемые моделям, в оболочковые и керамические формы, литье в кокиль и под давлением, центробежное, электрошлаковое и непрерывное литье, литье под регулируемым давлением (под низким давлением, противодавлением, вакуумным всасыванием), литье выжиманием, штамповку отливок из расплава и др.

1. Общая характеристика отливки и анализ требований, предъявляемых к ней

отливка контроль качество технологический

В данной курсовой работе разрабатывается технологический процесс получения отливки «Кронштейн».

Материалом изготовления отливки служит Сталь 45Л ГОСТ 977-88. Обладает твердостью 190-200 НВ и имеет следующий химический состав: Углерод(С) - 0,42-0,5%, кремний(Si) - 0,2-0,52%, марганец(Mn) - 0,40-0,90%, хром(Сr) не выше 0,30%, никель(Ni) до 0,3%, фосфор(P) не более 0.04%, сера(S) не более 0.045%.

Механические свойства стали марки Сталь 45Л: предел прочности при растяжении 550 МПа, предел текучести 320 МПа, относительное удлинение d=12%, относительное сужение у=20% ударная вязкость ОKCU-290кДж/м [2, с. 34].

К отливке предъявляются следующие требования:

Точность отливки 5 - 0 - 0 - 2 ГОСТ 26645 - 85.

Отливка является 5 класса точности размеров; 0 класса степени коробления; 2 класса точности на механическую обработку; массовая точность является не нормируемым показателям. Она относится к 1-ой весовой группе, т.к. её масса 0,45 кг., к 1-й группе сложности, т.к. отливка простой геометрической формы. Т.к. отливка не обрабатывается на поверхностях допускаются: отдельные поверхностные повреждения глубиной не более 1,5 мм., кроме базовых поверхностей, наросты и просечки измерением не более 1 мм., длиной не более 5 мм., заливы по плоскости разъёма высотой и глубиной не более 1 мм., утяжины глубиной не более 0,5 мм., раковины наибольшим измерением 2 мм. глубиной не более 1 мм. в количестве 5 штук на отливку, расположенные друг от друга на расстоянии не менее 5 мм., корольки наибольшим измерением 3 мм., в количестве не более 5 штук, кроме базовых поверхностей. На обработанных поверхностях допускаются раковины наибольшим измерением 2 мм., глубиной не более 1,5 мм. в количестве не более 2 штук на поверхность, расположенные друг от друга не менее 5 мм. и отстоящие от кромок детали на расстоянии не менее 2 мм. «Кронштейн» является крупносерийной отливкой: 300-500 тыс. шт. в год.

Деталь широко используется в машиностроении. (рис1).

Качество современного изделия характеризуется большим разнообразием свойств, одним из которых является технологичность. Технологичность по ГОСТ14205-83 рассматривается как совокупность свойств конструкций изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Конструкция внешних контуров отливки представляет собой простые геометрические фигуры с преобладанием простых цилиндричиских поверхностей, имеющих наименьшие габаритные размеры. На основании анализа технологичности изготовления отливки можно сделать вывод что деталь «Кронштейн» является технологичной конструкцией.

Рисунок 1 - Эскиз отливки «Кронштейн»

2. Анализ возмыжных способов получения отливки и обоснование выбора метода получения отливки

Выбираем возможный способ получения отливки (Кронштейн).

а) литье в песчано-глинистую формы

Литье в песчано-глинистые формы самый распространенный вид литья (более 90% по массе всех, получаемых в промышленности, отливок). Этот вид литья применяется как в индивидуальном, так и массовом производстве.

Производится в разовые формы, которые служат для изготовления одной отливки и при ее извлечении разрушаются. Формы изготавливаются из песчано-глинистой смеси. Его технологические возможности:

В основном, в качестве материала отливок используется серый чугун, малоуглеродистая сталь (< 0,35% С). Весьма ограничено производятся таким способом отливки из медных и алюминиевых сплавов. Качество металла

отливок весьма низкое, что связано с возможностью попадания в металл неметаллических включений, газовой пористостью. Размеры отливки теоретически не ограничены. Таким способом получают самые крупные отливки (до сотни тонн). Это станины станков, корпуса турбин и т.д.

Точность получаемых отливок обычно грубее 14 квалитета и определяется специальными нормами точности.

Шероховатость поверхности отливок превышает 0,3 мм, на поверхности часто наличествуют раковины и неметаллические включения.

Поэтому сопрягаемые поверхности деталей, заготовки которых получают таким методом, всегда обрабатывают резанием.

Преимущества: - конфигурация 1 …6 групп сложности

- возможность механизировать производство

- дешевизна изготовления отливок

- возможность изготовления отливок большой массы

- отливки изготовляют из всех литейных сплавов, кроме тугоплавких

Недостатки:

- плохие санитарно-экологические условия

- большая шероховатость поверхности

- толщина стенок > 3 мм

- вероятность дефектов больше, чем при др. способах литья.

б) литье в металлические формы (кокили)

Кокиль - металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. В отличие от разовой песчаной формы кокиль может быть использован многократно. Таким образом, сущность литья в кокили состоит в применении металлических материалов для изготовления многократно используемых литейных форм, металлические части которых оставляют их основу и формируют конфигурацию и свойства отливки. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести. Процесс кристаллизации сплава при литье в кокиль ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами.

Однако отливки из чугуна из-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующего отжига. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.

В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45% всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При литье в кокиль расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

Преимущества:

1. Повышение производительности труда в результате исключения трудоемких операций смесеприготовления, формовки, очистки отливок от пригара. Поэтому использование литья в кокиля, по данным различных предприятий, позволяет в 2 - 3 раза повысить производительность труда в литейном цехе, снизить капитальные затраты при строительстве новых цехов и реконструкции существующих за счет сокращения требуемых производственных площадей, расходов на оборудование, очистные сооружения, увеличить съем отливок с 1 м² площади цеха.

2. Повышение качества отливки, обусловленное использованием металлической формы, повышение стабильности показателей качества: механических свойств, структуры, плотности, шероховатости, точности размеров отливок.

3. Устранение или уменьшение объема вредных для здоровья операций выбивки форм, очистки отливок от пригара, их обрубки, общее оздоровление и улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей среды.

4. Механизация и автоматизация процесса изготовления отливки, обусловленная многократностью использования кокиля. Для получения отливок заданного качества легче осуществить автоматическое регулирование технологических параметров процесса. Автоматизация процесса позволяет улучшить качество отливок, повысить эффективность производства, изменить характер труда литейщика-оператора, управляющего работой таких комплексов.

Недостатки:

1. Высокая стоимость кокиля, сложность и трудоемкость его изготовления.

2. Ограниченная стойкость кокиля, измеряемая числом годных отливок, которые можно получить в данном кокиле. От стойкости кокиля

зависит экономическая эффективность процесса.

3. Сложность получения отливок с поднутрениями, для выполнения

которых необходимо усложнять конструкцию формы - делать дополнительные разъемы, использовать вставки, разъемные металлические или песчаные стержни.

4. неподатливый кокиль приводит к появлению в отливках напряжений, а иногда к трещинам.

в) литье под давлением

Методом литья давлением можно получать отливки со стенками толщиной до 0,5 мм с точностью геометрических размеров до 0,1 мм практически не требующие дальнейшей механической обработки с хорошим качеством поверхности. Производительность процесса превосходит другие способы литья, соответственно метод литья под давлением является наиболее привлекательным и в ценовом отношении.

Этим способом изготовляют отливки самой разнообразной конфигурации массой от нескольких грамм до нескольких десятков килограмм. Самыми распространенными материалами при литье под давлением являются цинковые, алюминиевые, магниевые сплавы и латуни. Бронзы, имеющие широкий интервал кристаллизации, применять для получения отливок не рекомендуется. Крайне редко, для отливок специального назначения, получают чугунные и стальные отливки с высокой точностью размеров на пресс-формах из молибдена.

Получение отливок из стали, чугуна, титановых и других тугоплавких сплавов еще не получило широкого применения, это можно объяснить недостаточной стойкостью оформляющих частей и дороговизной материалов для пресс-форм отливок. Относительная простота и технологичность метода литья под давлением для получения отливок позволяют полностью автоматизировать его производственные процессы. К недостаткам литья под давлением относят: сложность и продолжительность процесса изготовления пресс-форм, их высокая стоимость, трудность выполнения отливок со сложной плоскостью разъема формы и поднутрениями на поверхности, вероятность образования газовых раковин и рыхлот в местах отливки с увеличенной толщиной стенок.

г) литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы - процесс получения отливок из расплавленного металла в формах, изготовленных по горячей модельной оснастке из специальных песчано-смоляных смесей. Формы представляют собой сухие тонкостенные оболочки толщиной 8-15 мм. Формовочная смесь состоит из мелкого кварцевого песка и крепителя. Крепителями служат различные термореактивные смолы. Наибольшее распространение получила фенольно-формальдегидная смола (бакелит).

Область применения литья в оболочковые формы:

Литье в оболочковые формы применяется для изготовления сложных тонкостенных отливок из черных и цветных металлов. В оболочковых формах изготавливают сложные тонкостенные отливки массой 0,2…100 кг с толщиной стенки 3…15 мм для приборов, автомобилей, металлорежущих станков - ребристые цилиндры, коленчатые валы и т.д. Способ применяют для стальных и алюминиевых отливок простой конфигурации без внутренних полостей в серийном производстве. Способ обеспечивает получение шероховатости поверхности Rz =80…40 мкм, и точность - 12…14 квалитет.

Преимущества способа:

1) Расход формовочной смеси в 8-10 раз меньше, чем при литье в песчаные формы.

2) Твердение смеси непосредственно на модели обеспечивает высокую точность размеров. Применение мелкозернистых песков дает возможность получать формы с чистой и гладкой поверхностью.

3) Возможность механизации и автоматизации труда.

Несовершенством существующих технологий и оборудования является неудовлетворительная прочность оболочковых форм, нестабильность их качества, длительность технологического цикла, насыщение модельного

состава водой, необходимость в наличии дополнительных площадей для проветривания и подсушки форм, повышенный брак литья по сору и неметаллическим включениям, неэффективное использование энергоносителей, высокие затраты на производство и экологическая загрязненность воздушной среды.

д) литье по выплавляемым моделям

Метод литья по выплавляемым моделям, благодаря преимуществам по сравнению с другими способами изготовления отливок, получил значительное распространение в машиностроении и приборостроении.

Промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов

до десятков килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от 20 мкм до 1,25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров (до 9-10-го квалитетов по СТ СЭВ 144-75).

Указанные возможности метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента, экономятся энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях.

Применение литья по выплавляемым моделям открывает перед конструкторами возможности проектировать сложные тонкостенные конструкции, объединять различные детали в компактные цельнолитые узлы, уменьшая массу и габариты изделий, создавать детали (например, охлаждаемые лопатки со сложными лабиринтными полостями газового тракта), невыполнимые каким-либо другим методом обработки.

Вследствие химической инертности и высокой огнеупорности оболочек форм, пригодных для нагрева до температур, превышающих температуру плавления заливаемого сплава, создается возможность эффективно использовать методы направленной кристаллизации, управлять процессом затвердевания для получения, например, герметичных прочных тонкостенных точных отливок, либо монокристаллических деталей с высокими эксплуатационными свойствами.

Литье по выплавляемым моделям является самым сложным и самым длительным технологическим процессом из всех видов литья.

Экономичность способа определяется правильно выбранной номенклатурой отливок.

Литьем в кокиль нельзя получить данную отливку, т.к. материал отливки (Сталь 45Л) не может использоваться для данного вида литья.

Литьём под давлением получают отливки из цветных легкоплавких металлов. В нашем случае отливка стальная. Следовательно, этот способ нам не подходит.

В оболочковые формы нельзя получить данную отливку, так как предельная толщина стенок отливки 8 мм. Исходя из этого, нельзя воспользоваться этим способом.

Литьём в песчано-глинистую форму нельзя получить отливку заданной массы и соответствующих технических требований (нужного нам класса точности и шероховатости). Значит, изготовить отливку данным способ не удастся. Из всех рассмотренных выше способов наиболее рациональным является получение отливки по выплавляемым моделям. Так как данная отливка не имеет формовочных уклонов и после изготовления самой отливки, во многих случаях позволяет получить литую деталь, которая не требует дополнительной обработки перед сборкой и, учитывая габариты отливки, ее массу, мы можем утверждать, что данный способ экономически целесообразный и вполне оправдан на данном этапе развития науки и производства.

3. Разработка технологических мероприятий, производство отливки

Разработка технологических и литейных указаний

При выборе технологического процесса учитывают: вид сплава, назначение и конструкцию изделия, серийность производства, а так же производственные возможности цеха (наличие определенного парка формовочных и стержневых машин, плавильных агрегатов, подъемно-транспортного оборудования и пр.).

При нанесении технологических указаний на чертеже детали определяют оптимальный разъем пресс-формы, положение отливки в форме при заливке; последнее устанавливают в зависимости от конфигурации отливки, вида пресс-формы, литниковой системы, требований в отношении плотности металла, шероховатости поверхности и т.д. Для получения плотной отливки в соответствии с принципом направленной кристаллизации наиболее массивные ее узлы располагают при заливке сверху, ответственные поверхности отливки стремятся расположить внизу или вертикально.

При определении разъема пресс-формы выбирается такой вариант, который будет обеспечивать наименьшую трудоемкость изготовления модельной оснастки и формы, а также беспрепятственное извлечение модели из пресс-формы и повышение модельной точности отливки уменьшение затрат на ее обработку и очистку. При использовании неразъемных моделей, указывают только разъем формы. Его обозначают буквой Ф. В том случае, когда отдельные части модели при ее извлечении могут разрушить форму, они выполняются отъемными. Указывают также припуски на механическую обработку. Припуск - слой металла (на сторону), предназначенный для снятия в процессе механической обработки отливки. Величину припусков выбирают в зависимости от способа литья, материала и класса точности отливки, наибольшего размера отливки, а также положения обрабатываемой поверхности в форме в момент заливки. Для отливок из стали по ГОСТ 7505-89. Для тех поверхностей отливки, которые при заливке металлом формы обращены вверх, назначают припуск больший, чем на нижних и боковых поверхностях, так как неметаллические и газовые включения скапливаются обычно наверху.

Отливка «Кронштейн» является сочетанием простых геометрических тел. Что позволяет нам изготовить модель в пресс-форме с одним разъёмом. Поверхность разъёма плоская, что существенно удешевляет изготовление пресс-формы. Припусков на механическую обработку в данном случае не требуется. Использование стержней не требуется при данном способе изготовлении. Следовательно трудоёмкость и стоимость, так же снижается. В данном курсовом проекте используется литниковая система типа «Центральный стояк», поскольку применяется для отливок из углеродистой стали, массой до 1 кг.

Рисунок 2 - Эскиз центрального стояка

Разработка конструкции модельно-литейной оснастки

Элементом технологической оснастки являются пресс-формы (рис. 3) - форма для изготовления выплавляемых моделей. Они должны отвечать следующим основным требованиям: обеспечивать получение моделей с заданной точностью и чистотой поверхности, иметь минимальное число разъемов при обеспечении удобного и быстрого извлечения моделей, иметь устройства для удаления воздуха из рабочих полостей, быть технологичными в изготовлении, долговечными и удобными в работе. Выбор типа пресс-формы обусловлен в основном характером производства (опытное, серийное, массовое), а также требованиями, предъявляемыми к отливкам по точности размеров и чистоте поверхности. Применяем стальные пресс-формы, изготовленные механической обработкой. В таких пресс-формах за одну запрессовку получают звено моделей с готовой частью литниковой системы. Анализируя целесообразность изготовления сложной и дорогостоящей многогнездной пресс-формы, исходили из себестоимости отливок, которые можно получить за период нормальной эксплуатации пресс-формы. В крупносерийном производстве высокая стоимость такой пресс-формы окупается быстрее, чем стоимость нескольких более дешевых одногнездных пресс-форм. В данном курсовой работе материал для изготовления пресс-форм сталь 45. За одну запрессовку изготавливают две парафин - стеариновых модели, что повышает производительность в два раза.



Рисунок 3 Эскиз пресс-формы

Разработка технологических этапов производства отливки

Способом литья по выплавляемым моделям отливки типа «Кронштейн» получают путем заливки расплавленного металла в формы, изготовленные по выплавляемым моделям, многократным погружением в керамическую суспензию с последующими обсыпкой и отверждением.

Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из модельных составов, состоящих из двух легкоплавких компонентов (парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др.). Состав: 50% стеарина и 50% парафина.

Модельный состав в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-формы. После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели собирают в модельные блоки с общей литниковой системой. В один блок объединяют 12 моделей. Керамическую суспензию приготовляют тщательным перемешиванием огнеупорных материалов (пылевидного кварца, электрокорунда и др.) со связующим - гидролизованным раствором этил-силиката. Формы по выплавляемым моделям изготовляют погружением модельного блока в керамическую суспензию, налитую в емкость с последующей обсыпкой кварцевым песком в специальной установке. Затем модельные блоки сушат 2-2,5 ч на воздухе или 20-40 мин в среде аммиака. На модельный блок наносят четыре-шесть слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя. Модели из форм удаляют выплавлением в горячей воде. Для этого их погружают на несколько минут в бак, наполненный водой, которая нагревается до температуры 80-90 С. Затем следует прокаливание оболочки, (т.е. очистка оболочки от мусора) и заливка. Плавка металла производится в электродуговой печи. Далее следует устранение керамической оболочки. И в завершении операции и производится очистка и обрубка отливки.

Контроль качества технического процесса

Основные задачи технического контроля: выявление причин отклонения качества отливок от заданного и нарушений технологического процесса, разработка мероприятий по повышению качества продукции; установление соответствия режимов и последовательности выполнения технологических операций, предусмотренных технической документацией; установление соответствия качества материалов, требуемых для производства отливок и т.д. Контроль отливок прежде всего осуществляют визуально для выявления брака или отливок, подлежащих исправлению. Правильность конфигурации и размеров проверяют разметкой, плотность металла отливки - гидравлическими испытаниями под давлением воды до 200 МПа. Внутренние дефекты выявляют в специализированных лабораториях. Технический контроль возложен на отдел технического контроля завода. Тщательному контролю подвергают литейную оснастку (модели, модельные плиты и др.) и весь технологический процесс на всех этапах производства отливок (контроль свойств формовочных и стержневых смесей, уплотнения в форме, качества стержней и правильности их установки, химического состава и технологических свойств сплава, температуры заливки и т.д.).

Дефекты отливок и причины их возникновения

Дефекты отливок по внешним признакам подразделяют на наружные (песчаные раковины, перекос, недолив и др.); внутренние (усадочные и газовые раковины, трещины горячие и холодные и др.).

Песчаные раковины - открытые или закрытые пустоты в теле отливки, которые возникают из-за низкой прочности формы и стержней, слабого уплотнения формы, недостаточного крепления выступающих частей формы и прочих причин. Перекос-смещение одной части отливки относительно другой, возникающий в результате небрежной сборки формы, износа центрирующих штырей, несоответствия знаковых частей стержня на модели и в стержневом ящике, неправильной установки стержня в форму и других причин.

Недолив - некоторые части отливки остаются незаполненными в связи с низкой температурой заливки, недостаточной жидкотекучестью, недостаточным сечением элементов литниковой системы, неправильной конструкцией отливки (например, малая толщина стенки отливки) и др.

Усадочные раковины - открытые или закрытые пустоты в теле отливки с шероховатой поверхностью и грубокристаллическим строением. Эти дефекты возникают при недостаточном питании массивных узлов, нетехнологичной конструкции отливки, неправильной установке прибылей, заливке перегретым металлом.

Газовые раковины - открытые или закрытые пустоты в теле отливки с чистой и гладкой поверхностью, которые возникают из-за недостаточной газопроницаемости формы и стержней, повышенной влажности формовочных смесей и стержней, насыщенности расплавленного металла газами и др.

Трещины горячие и холодные - разрывы в теле отливки, возникающие при заливке чрезмерно перегретым металлом, из-за неправильной конструкции литниковой системы и прибылей, неправильной конструкции отливки, повышенной неравномерной усадки, низкой податливости форм и стержней и д.р.

Методы дефектоскопии отливок

Наружные дефекты отливок обнаруживаются внешним осмотром непосредственно после извлечения отливок из формы или после их очистки.

Внутренние дефекты отливок выявляются радиографическими или ультразвуковыми методами дефектоскопии.

При использовании радиографических методов (рентгеноскопии, гамма-дефектоскопии) на отливки воздействуют рентгеновским или гамма-излучением. С помощью этих методов выявляют наличие дефекта, размеры и глубину его залегания. При ультразвуковом контроле ультразвуковая волна, проходящая через стенку отливки, при встрече с границей дефекта (трещиной, раковиной и др.) частично и отражается. По интенсивности отражения волны судят о наличии, размерах и глубине залегания дефектов.

4. Расчет основных параметров выбранного способа литья

Конкретная литая деталь представляет собой оригинальную конструкцию, что приводит к необходимости создания самостоятельной ЛПС для каждой отливки. Вместе с тем литые детали имеют много общего в размерах стенок, узлов, их сочленений, благодаря чему открываются возможности для типизации конструкций ЛПС и выработки общих методов их расчета.

Литниково-питающая система (ЛПС) служит для обеспечения заполнения литейной формы металлом с оптимальной скоростью, исключающей образование в отливке недоливов и неметаллических включений, и компенсации объемной усадки в период затвердевания отливки с получением в ней металла заданной плотности. ЛПС должна также удовлетворять требованиям технологичности при изготовлении моделей, форм и отливок.

При выборе конструкции ЛПС необходимо стремиться к соблюдению следующих принципиальных положений, направленных на получение годных отливок и.на экономичность их производства:

1) обеспечивать принцип направленного затвердевания, т.е. последовательного затвердевания от наиболее тонких частей отливки, через ее массивные узлы к прибыли, которая должна затвердевать последней.

2) наиболее протяженные стенки и тонкие кромки ориентировать в форме вертикально, т.е. наиболее благоприятно для их спокойного и надежного заполнения.

3) создавать условия для экономичного и механизированного производства отливок, в том числе: унификацию типоразмеров ЛПС и их элементов с учетом эффективного использования оснастки, имеющегося технологического оборудования, печей, возможность применения модельных блоков и форм с металлическими каркасами, удобство выполнения и минимальный объем механической обработки при отрезке отливок и последующем изготовлении из них деталей.

Как правило ЛПС при литье по выплавляемым моделям строят из традиционных элементов: литниковых воронок, стояков, зумпфов и литниковых ходов, прибылей и коллекторов.

В данной курсовой работе используется «Центральный стояк», поскольку применяется для отливок из углеродистой стали, массой до 1 кг. ЛПС этого типа представляет собой стояк компактного сечения, непосредственно к которому с разных сторон присоединяются небольшие отливки с одним индивидуальным питателем. Центральный стояк является одновременно и литниковым ходом, и коллективной прибылью, а питатели соответственно выполняют и роль шеек прибылей.

Сечение стояка определяют рациональным размещением отливок. Рекомендуется брать стояки диаметром = 26-65 мм (при меньшем - недостаточно прочны, при большем - образуют громоздкие и тяжелые блоки).

Принимаем

При расчете стояка, учитывая незначительное влияние торцовых участков, в расчет принимаем приведенную толщину сечения:

(1)

где Fc и Рс - площадь (мм), и периметр (мм), нормального сечения стояка. Питатель при этом рассчитываем по следующей эмпирической формуле, в которой первый множитель, стоящий после k, характеризует параметры отливки, второй - параметры ЛПС:

R = k=11=53234,6 мм (2)

- приведенная толщина сечения питателя, мм; R-площадь (мм), и периметр (мм), его сечения; k - коэффициент пропорциональности; определяют эмпирически и приближенно принимают,

k = 11; Ry = 3.7 - приведенная толщина теплового узла отливки (мм); при наличии в отливке двух и более узлов Ry определяют отдельно для каждого узла; Go - масса отливки (кг); - длина питателя(мм); выбирают мм, т.е. минимально достаточной для отрезки отливок от литников.

Принимаем l=15 мм

При изготовлении отливок из конструкционной стали со стенками толщиной более 5 мм. ЛПС обычно не содержит элементов, регулирующих скорость заливки. Последняя регулируется рабочим-заливщиком.

Требующуюся удельную скорость заливки (кг/с) можно вычислить по эмпирической формуле:

Q===3.9 кг/cм (3)

где k- коэффициент пропорциональности; при подводе металла сверху

k = 0,05, сбоку k= 0,06 и снизу k= 0,08;, a и l толщина и наибольшая протяженность тонкой стенки или кромки отливки.

Принимаем: = 0,06, a=8 мм и l=520 мм

Определяем продолжительность заливки по формуле:

=с (4)

где , - плотность (кг/м и удельная теплоемкость, Дж/(кг°С) расплава; t и t-температура расплава в начале и в конце заливки (°С); коэффициент аккумуляции теплоты для материала формы, Дж/(мс°С); - начальная температура формы (°С).

Список литературы

отливка контроль качество технологический

В.Н. Моргунов «Основы конструирования отливок».

«Специальные виды литья» под редакцией Степанова Ю.А., М., «Машиностроение», 1970.

«Литейное производство» под редакцией И.Б. Куманина, М, «Машиностроение», 1971

«Технология литейного производства» под редакцией Ю.А. Степанова, М., «Машиностроение», 1983

«Специальные способы литья» под редакцией В.А. Ефимова, «Машиностроение», 1991

Правило графического выполнения элементов литейных форм и отливок ГОСТ 3.1125-88,

Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку ГОСТ 26645-85

http://works.tarefer.ru/82/100413/index.html

http://www.uzcm.ru/spravka/tech/model/index.php

Размещено на Allbest.ru

...