Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»

Факультет Кораблестроения и океанотехники

Кафедра материаловедения и технологии материалов

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема «Разработка литейной технологии»

Работу выполнил: Балабан Е.В.

Проверил: Профессор Петрова С.Г.

Санкт-Петербург

2018г

Содержание

• Введение
• 1. Свойства материала отливки
• 2. Выбор способа литья
• 3. Выбор положения отливки в форме и параметров точности отливки
• 4. Литниковая система
• 5. Выбор формовочной смеси и оборудования для ее приготовления
• 6. Выбор типа формовки и оборудования для изготовления литейных форм
• 7. Финишные операции
• 8. Контроль качества отливок
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Деталь «Шкив» (рисунок 1) имеет габаритные размеры Ш90Ч25 мм и простую геометрию. Деталь относится к вспомогательным деталям и является шкивом ременной передачи. Особые требования к детали отсутствуют, однако деталь в процессе работы подвергается вибрационным нагрузкам. Поэтому в качестве материала детали наиболее целесообразно использовать серый чугун, поскольку он хорошо гасит вибрацию, технологичен и является самым дешевым материалом для изготовления литых деталей.

Рисунок 1 - Деталь «Шкив»

Серый чугун является самым дешёвым из литейных сплавов. Серый чугун - это сплав железа с углеродом, который при охлаждении металла образуется в виде хлопьевидных или пластинчатых включений. Содержание углерода в сплаве превышает 2,14%, что выше нормальной растворимости.

Серый чугун лежит в основе черной металлургии, поскольку получается в результате восстановления железных руд при помощи углеродного топлива (кокса). В результате, кроме химической реакции восстановления окислов железа, сплав дополнительно насыщается свободным углеродом.

Высокое содержание углерода в свободном состоянии определяет механические свойства серого чугуна. Одно из основных качеств, которые позволяют использовать серый чугун не только в качестве передельного металла, это его высокие литейные качества и малая усадка при застывании. Расплавленный металл имеет высокую текучесть, поэтому из него можно выполнять отливки сложной формы.

Ограничение по использованию изделий из серого чугуна обусловлено тем, что он имеет низкую прочность на изгиб, высокую хрупкость. Вместе с тем прочность серого чугуна на сжатие очень высока. Несмотря на высокую хрупкость, такая характеристика, как износостойкость чугуна, позволяет использовать его в изделиях, работающих в условиях трения. В данных условиях сильное влияние оказывают антифрикционные свойства сплава.

1. Свойства материала отливки

Материал отливки должен обладать высокими свойствами и минимальной стоимостью. Исходными данными при проектировании заготовки являются чертеж или эскиз проектируемой детали с заданными эксплуатационными характеристиками, но не отражающий особенности технологии её изготовления, а также сведения о программе выпуска, марке материала изделия и др.

Серый чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления отливок. Он имеет высокую жидкотекучесть, позволяющую получать отливки с толщиной стенки 3 - 4 мм, а также малую усадку, обеспечивающую получение отливок без усадочных раковин, пористости и трещин.

Серый чугун марки СЧ20 обладает достаточно хорошими литейными свойствами. Состав чугуна регламентируются ГОСТ 1412-85 и представлены в таблицах 1.

Таблица 1 - Химический состав

Марка чугуна	Химический состав, %
	Углерод, С	Кремний, Si	Марганец, Mn	Фосфор, Р	Сера, S
				Не более
СЧ20	3,3 - 3,5	1,4 - 2,4	0,7 - 1,0	0,2	0,15

K большинству чугунных отливок в силу особенностей их эксплуатации часто предъявляются различные условия, включающие другие (не предусмотренные ГОСТ 1412-85) требования по механическим свойствам, а также по физическим и теплофизическим показателям. На практике достаточно часто удается проследить связь между определенной группой физико-механических и теплофизических свойств чугуна и эксплуатационными показателями конкретного изделия. Наиболее часто встречающиеся показатели механических свойств серого чугуна, часть из которых не регламентируется ГОСТ 1412-85, приведены в таблицах 2 - 4.

Таблица 2 - Механические свойства чугуна марки СЧ20 при растяжении и изгибе

Модуль упругости Е, Н/мм2•10-4	Относительное удлинение, д, %	Предел прочности при изгибе, уизг, Н/мм2
8,5 - 12	0,4 - 0,7	420

Таблица 3 - Механические свойства чугуна марки СЧ20 при сжатии

Предел прочности при сжатии уСЖ, Н/мм2	Относительная осадка при сжатии, ц, %	Предел выносливости у-1, Н/мм2
200	20 - 30	120 - 140

Таблица 4 - Механические свойства чугуна марки СЧ20 при кручении

Предел прочности при кручении, фв, Н/мм2	Предел выносливости, ф-1, Н/мм2	Модуль касательной упругости, G, Н/мм2•10-4
280 - 350	100 - 120	4,5 - 5,2

Основные показатели, характеризующие физические свойства чугуна (плотность, удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент линейного расширения), приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Физические свойства чугуна марки СЧ20

Плотность, с, кг/м3	Линейная усадка е, %	Удельная теплоёмкость при 20 - 200 °С, С, кДж/(кг•°С)	Коэффициент линейного расширения при 20 - 200 °С, б•10-6, °С-1	Теплопроводность при 20 °С, л, Вт/(м•°С)
7100	1,2	480	9,5	54

Большое влияние на механические свойства чугуна имеет скорость охлаждения металла, а, следовательно, и толщина стенок отливок. В этом случае при оценке реальной прочности отливок рекомендуется изготавливать различного рода тестовые заготовки, которые соответствуют толщине отливок, и из них вырезать образцы для испытаний. Влияние толщины стенки отливки на прочность и твердость чугуна представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Зависимость прочности (у_В) и твёрдости (НВ) чугуна марки СЧ20 от толщины стенки отливки

Толщина стенки, мм	Временное сопротивление уВ, Н/мм2, не менее	Твердость по Бринеллю, НВ
8	220	240
30	160	216
80	130	163
150	120	143

Плотность чугуна тем выше, чем ниже содержания в нем углерода и кремния. Коэффициенты теплового расширения и удельной теплоемкости зависят не столько от химического состава чугуна, сколько от его структуры. При этом легирующие элементы слабо влияют на эти коэффициенты. Исключение составляет только медь. Теплопроводность чугуна, связанная с теплопроводностью структурных составляющих, оказывается наибольшей при максимальном содержании графита.

2. Выбор способа литья

При выборе способа изготовления отливки определяющими факторами являются технические требования, предъявляемые к изделию, и технико-экономические показатели (себестоимость детали в изготовлении, экономически оправданная серийность и др.), учитывающие расход металла, стоимость оборудования и технологической оснастки.

Трудность выбора способа литья вызвана тем, что нередко отливка может быть изготовлена сразу несколькими способами, которые обеспечивают требуемые свойства литой детали. В этом случае решающими факторами, обусловливающими выбор рационального способа литья, являются серийность производства и экономичность процесса.

Важную роль при выборе способа литья играет серийность производства, размер серии и тип производства в зависимости от массы отливок. Также учитываются требования, предъявляемые к литому изделию: размерная точность, шероховатость поверхности, механические и эксплуатационные свойства, структура отливки, допустимые дефекты.

К отливке «Шкив» не предъявляют особых требований по чистоте поверхности, в конструкции присутствует поднутрение, однако, учитывая габаритные размеры отливки, выполнять его литьем нетехнологично. В детали присутствует центральное отверстие, которое также нетехнологично выполнять литьем, вследствие его малого диаметра. Толщина стенок равномерна практически по всей отливке, однако из-за применения технологических напусков (невыполнения литьем поднутрения и отверстия), отливка получается толстостенная, поэтому на верхней части отливки необходимо установить прибыль.

Конструкция заготовки «Шкив» обеспечивает свободный доступ мерительного и режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям. Конструкция заготовки отличается достаточно высокой жесткостью и допускает высокие режимы резания. Минимальная толщина стенки отливки 6 мм.

На поверхности детали в местах сопряжений уже назначены скругления, поэтому отдельно рассчитывать их для отливки нет необходимости.

На заготовке также имеется ряд прямых углов, по таблице 2.4 [2] для толщины стенки 16 и 30 мм радиус скруглений составляет 3 мм.

Отливка будет изготавливаться без стержней, что положительно сказывается на себестоимости отливки: нет необходимости изготавливать стержневую оснастку, а также из технологического процесса исключаются операции подготовки стержневой смеси, изготовления стержней и выбивки стержней из отливки. В целом заготовка «Шкив» является технологичной.

Исходя из вышесказанного, а также учитывая предъявляемые к отливке требования, для её изготовления применяем метод литья в сырые песчано-глинистые формы. Данный вид литья обеспечивает выполнение технических требований по геометрии, стабильности геометрических размеров во времени, шероховатости, предъявляемых к отливке [2]. Этот способ наиболее универсален, позволяет получать отливки любых конфигураций, размеров и массы при любой серийности, а также он достаточно прост и дешев.

3. Выбор положения отливки в форме и параметров точности отливки

При выборе положения отливки в форме во время заливки и затвердевания основными правилами являются обеспечение хорошего питания и получение отливки без усадочных и газовых раковин. Расположение отливки должно способствовать её направленному затвердеванию [3]. Также выбранное положение должно обеспечить удобство изготовления и сборки литейной формы.

Выбор разъема формы определяет конструкцию и разъемы модели, необходимость применения стержней, величину формовочных уклонов, размер опок и т.д. При неправильном выборе поверхности разъема возможно искажение конфигурации отливки, неоправданное усложнение формовки, сборки.

Положение отливки в форме зависит от требований, которые предъявляются к отливке по плотности металла и шероховатости поверхностей. У данной отливки отношение длины к высоте L/B>1, что характеризует её протяжённость по сравнению к высоте. Также заготовка имеет плоскую поверхность фланца, который имеет наибольший диаметр. Исходя из этого, целесообразно использовать форму с горизонтальным разъёмом, а саму заготовку расположить полностью в нижней полуформе. Такое её расположение обеспечит один прямолинейный разъем формы, а модель сделать целиковой, то есть неразъемную. При таком расположении сводится к минимуму возможность появления дефекта смещение, поскольку вся формообразующая полость будет находиться в нижней полуформе, в верхней полуформе будет выполняться только прибыльная часть отливки. Положение отливки и плоскость разъема формы представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Положение отливки в форме и плоскость разъема формы

Параметры точности отливки и припуска на механическую обработку назначаются в соответствии с ГОСТ Р 53464-2009 [4].

1. По таблице А1 (приложения А) для выбранного технологического процесса, наибольшего габаритного размера 90 мм и материала СЧ 20 находим интервал класса размерной точности КР 6 - 11т, согласно примечанию выбираем КР 7.

2. Отливка «Шкив» имеет фланец диаметром 90 мм при толщине 25 мм. По таблице Б1 (приложение Б) находим степень коробления отливки. За высоту принимаем толщину фланца д = 25 мм, а за длину L = 90 мм. Таким образом, д/L = 25/90 = 0,28. С учетом разовой формы попадаем в интервал 3 - 6, в соответствии с примечаниями принимаем СК 3.

3. По таблице В1 (приложение В) для заданного ТП, габаритного размера 90 мм и материала СЧ 20 определяем интервал степени точности поверхности: 8 - 16, с учетом примечаний выбираем СП 9.

4. По таблице Д1 (приложение Д) для заданного технологического процесса, номинальной массы 0,5 кг и марки сплава СЧ 20 находим интервал классов точности массы КМ 5т - 12, выбираем КМ 6.

Точность отливки: 7-3-9-7 ГОСТ Р 53464-2009.

5. Для обрабатываемых поверхностей необходимо определить ряд припуска РП. По таблице Е1 (приложение Е) находим для степени точности поверхности СП 9 интервал ряда припусков 3 - 6, с учётом примечания принимаем РП 4.

По полученным данным по таблице 6 определяем припуски для обрабатываемых поверхностей (таблица 7).

отливка чугун шкив

Таблица 7 - Определение допусков и назначение припусков на обработку отливки «Шкив»

Последовательность назначения	A	B	С
1 Номинальный размер от базы до обрабатываемой поверхности, мм	6	10	19
2 Вид размера ВР	I	I	I
3 Класс точности размера КР	7т	7т	7т
4 Допуск размера, Т0, мм	0,44	0,5	0,64
5 Допуск формы поверхности (от коробления) § номинальный размер нормируемого участка, мм § степень коробления СК § допуск формы Тф, мм	90 3 0,2	90 3 0,2	- - -
6 Допуск смещения	-	-	-
7 Общий допуск Тобщ, мм	0,48	0,54	0,64
8 Схема механической обработки	Одностороняя
9 Общий допуск при назанчении припуска Тобщ, мм	0,48	0,54	0,64
10 Вид механической обработки	Черновая
11 Припуск, мм	0,7	0,9	1,0

Для обеспечения надежного извлечения моделей из формы на них необходимо сделать формовочные уклоны. Согласно массового производства отливки «Шкив», выбираем формовку на автоматической формовочной линии, модели изготавливаем из металла, тогда по таблице 1 ГОСТ 3212-92 [5] для высот отливки в одной полуформе 10 мм, 16 мм и 19 мм назначаем формовочные уклоны соответственно 1є35ґ/0,45 мм и 1є10ґ/0,5 мм.

4. Литниковая система

Литейную форму заливают металлом через литниковую систему, под которой понимают совокупность каналов и резервуаров, обеспечивающих подвод металла в полость формы и питание отливки в процессе затвердевания, а также задерживание загрязнений, поступающих с металлом (шлаковые включения) или образующихся вследствие возможного разрушения формы.

Основными элементами литниковой системы являются литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, питатели (рисунок 3). Чаша уменьшает размывающее действие струи расплава, задерживает всплывающий шлак. Для лучшего задержания шлаковых включений в литниковые чаши или другие элементы литниковой системы иногда устанавливают фильтры: керамические сетки, либо фильтры из специальной стеклоткани.

Рисунок 3 - Элементы литниковой системы:

1 - литниковая чаша; 2 - стояк; 3 - шлакоуловитель; 4 - питатели; 5,6 - чаша и стояк выпоров (прибылей); 7 - фильтр из специальной стеклоткани

Литниковая чаша (воронка) - элемент литниковой системы для приёма жидкого металла из ковша и его направлении в стояк.

Стояк представляет собой вертикальный конический, обычно сужающийся к низу (конусность 2 - 4%) канал круглого сечения, по которому металл из литниковой чаши или воронки попадает в шлакоуловитель. Стояк необходим во всех случаях, когда формы заполняются под действием силы тяжести [6].

Шлакоуловитель (литниковый ход) - горизонтальный трапецеидальный канал, соединяющий стояк с питателем и задерживающий шлак и неметаллические включения из потока заливаемого сплава.

Питатель (литник) - горизонтальный канал, соединяющий шлакоуловитель с полостью формы.

Прибыль - элемент литниковой системы, для питания отливки жидким металлом в период затвердевания и усадки.

Для лучшего задержания шлака в литниковой системе выдерживается следующее соотношение размера сечения стояка, шлакоуловителя и питателей: F_ст > F_шл > F_пит.

Над самым высоким местом полости формы, на стороне, противоположной месту подвода в неё металла, делают выпор - вертикальный канал, служащий для вывода газов из формы, а также для наблюдения за ходом заливки формы.

В большинстве случаев металл в форму подводится следующими способами:

1) сверху со свободным падением (верхняя литниковая система), применяется при неответственном литье из чугуна, стали и цветных сплавов (рисунок 4, а);

2) сбоку по высоте отливки с частичным падением металла (боковая литниковая система), применяется при всех видах литья (рисунок 4, б);

3) снизу сифоном (нижняя литниковая система), применяется при всех видах литья (рисунок 4, в);

4) комбинированным подводом (ярусная литниковая система), питатели располагаются на разных уровнях отливки и заполняют полость формы постепенно (рисунок 4, г), то есть сначала через нижний ярус питателей, затем через питатели следующих ярусов и, наконец, через питатели верхнего яруса.

К четвертому способу заполнения полости формы расплавом относится также подвод металла через щелевой (вертикальный канал в виде щели).

Рисунок 4 - Типы литниковых систем: а) верхняя ЛС; б) боковая ЛС; в) сифонная ЛС; г) щелевая ЛС

1 - литниковая чаша/воронка; 2 - стояк; 3 - литниковый ход; 4 - питатель (литник); 5 - выпор; 6 - отливка

В виду того, что вся отливка располагается в нижней полуформе, то для изготовления отливки «Шкив» применим верхний подвод расплава к полости формы.

5. Выбор формовочной смеси и оборудования для ее приготовления

Качество и стоимость отливок в значительной степени зависят от правильного выбора состава и технологических свойств формовочных и стержневых смесей. Состав смесей зависит от назначения, рода заливаемого сплава, сложности и ответственности отливок, наличия необходимых исходных материалов, серийности производства, технологии изготовления и сборки форм и стержней, планируемой себестоимости отливок. По роду заливаемого сплава различают смеси для стального, чугунного и цветного литья. Смеси для стального литья должны выдерживать температуру заливки сплава 1480-1540 °С, для чугуна - 1380-1420 °С и цветных сплавов - ниже 1200°С.

По назначению смеси разделяют на формовочные и стержневые, а также на единые, облицовочные и наполнительные. Стержневые смеси в отличие от формовочных должны обладать большей газопроницаемостью, прочностью, податливаемостью, огнеупорностью и т. д. Единые смеси применяют главным образом при изготовлении мелких и средних форм в условиях высокомеханизированного производства. При использовании в эти смеси вводится значительное количество свежих материалов для поддержания прочности и газопроницаемости смеси в заданных пределах. Облицовочные смеси применяются для крупных стальных и чугунных отливок в условиях серийного и единичного производства. Они наносятся вокруг модели слоем 15-20 мм и более, в зависимости от толщины стенки отливки. Для улучшения технологических свойств облицовочных смесей в них могут вводить более 50% свежих материалов. Облицовочные смеси используют в тех случаях, когда применение единых смесей дает значительный брак отливок по вине формовочной смеси. Наполнительная смесь наносится поверх облицовочной и занимает остальной объем формы. Наполнительная смесь приготавливается из отработанной смеси с небольшой добавкой свежих материалов или без них и должна обладать высокой прочностью и газопроницаемостью [7].

Технология изготовления отливок в сырых песчано-глинистых формах является основной в современных автоматизированных чугуно-сталелитейных цехах крупносерийного и массового производства. При чугунном литье используют в основном кварцевые и тощие формовочные пески зерновой группы 016. При производстве мелкого литья с повышенной чистотой поверхности могут применяться пески зерновой группы 01 [8].

Для формовки по-сырому рекомендуется применять смеси, содержащие жирные глины или бентонит в качестве связующего. Это объясняется повышенной прочностью смесей с добавкой бентонита или жирной глины, лучшей их формуемостью. Формы изготавливаются из смесей с влажностью до4,0 %, прочностью более 160 кПа с высоким и однородным уплотнением до твердости не ниже 90 единиц. Состав и свойства единой формовочной смеси представлен в таблицах 8 и 9 соответсвенно.

Таблица 8 - Состав формовочной смеси для отливок из чугуна

Назначение смеси	Масса отливки	Состав формовочной смеси, масс, %
		Единая формовочная смесь
		Оборотная смесь	Кварцевый песок	Бентонит	Молотый уголь/его заменители	Добавки
Для литья по-сырому	<10 кг	93 - 98	2,5 - 6,0	0,2 - 1,0	0,1 - 1,0	0,02 - 0,06 крахмалистые

Таблица 9 - Физико-механические свойства формовочной смеси

Прочность при сжатии, Н/мм2	Влагосодержание,%	Газопроницаемоть, ед., не менее	Зерновой состав песка	Содержание глинистой составляющей, %	Потери при прокаливании, %
0,17 - 0,21	3,2 - 4,0	100	01А - 016А	7 - 8	3,5…5,0

Должна соблюдаться строгая технологическая дисциплина в части соблюдения следующих параметров при подготовке смеси:

? колебания влажности смеси должны быть минимальны, ± 0,1-0,2%;

? оборотная смесь должна быть предварительно охлаждена, поскольку только за счет этого можно поднять прочность на 20 - 25% при прочих равных условиях;

? смесь должна быть тщательно перемешана.

Формовочная смесь должна готовиться из качественных и хорошо подготовленных материалов (тонко размолотые глины, каменный уголь и др.) и должен быть тщательный лабораторный контроль качества смесей.

Для смешивания формовочной смеси выбирается смеситель с вертикальными катками периодического действия модели 1Аа12 для мелких и средних отливок (рисунок 3), с объемом замеса 0,4 м³, продолжительностью цикла 3 - 10 мин, с производительностью 12 м³/ч.

Рисунок 3 - Бегуны с вертикальными катками мадели 1А12:

1 и 4 - катки; 2 и 7 - плужки; 3 - окно в дне чаши; 5 - кожух; 6 - тяга; 8 - вертикальный вал; 9 - траверса; 10 - кривошип; 11 - чаша

Охлажденная до температуры 40 - 45 °С и усредненная по влажности смесь передается в бункер для хранения, расположенный рядом с бункерами для песка, бентонита и угля, которые устанавливаются радом со смесеприготовительным оборудованием. Исходные материалы (песок, уголь, бентонит, горелая смесь) в дозированных количествах подаются в чашу бегунов. После загрузки всех компонентов происходит тщательное их перемешивание, и доведение формовочной смеси до заданных технологическим процессом параметров. Затем смесь выгружается в контейнеры, которые передают ее в дозаторы, расположенные над формовочными машинами.

6. Выбор типа формовки и оборудования для изготовления литейных форм

По количеству выпускаемых изделий производство отливок «Шкив» относится к массовому производству, следовательно, выбираем формовку на автоматической формовочной линии (АФЛ) фирмы HWS - рисунок 4.

Рисунок 4 - Автоматическая формовочная установка

Компактная формовочная линия HWS для средних и мелких цехов чугунного литья. Преимуществом компактной линии являются не только более низкие капиталовложения, но и меньшие занимаемые рабочие площади, и меньшие затраты энергии. К качеству формовочной смеси не предъявляются особенные требования.

Для сокращения времени изготовления партии заготовок «Шкив» в одной опоке будем получать сразу 6 отливок. Учитывая габаритные параметры литой заготовки, применяем опочную оснастку размерами в свету 400Ч500 мм и высотой 100 мм. Исходя из выбранных размеров опок, подбираем формовочные машины, которые будут входить в состав автоматической формовочной линии.

Для изготовления форм на автоматических линиях применяют чаще всего полностью автоматизированное формовочное оборудование. Для изготовления форм для отливок «Шкив» выберем формовочную машину марки HSP-D (рисунок 5) той же фирмы, что и сама АФЛ. Данная марка машины своим рольгангом состыковывается с рольгангами транспортирования пустых опок и заформованных полуформ на АФЛ. Перемещения опок и полуформ осуществляется при помощи встраиваемых пневмотолкателей.

Рисунок 5 - Формовочная машина марки HSP-D

HSP-D - формовочная машина проходного типа с 2-х позиционным поворотным столом для полуформ верха и низа с плоской прессовой плитой или мембраной.

Процесс уплотнения формы происходит по «СЕЙАТСУ» процессу и осуществляется следующим образом:

Опока и наполнительная рамка устанавливаются на модельную оснастку. Затем наполняются приготовленной формовочной смесью. Уплотняющее устройство, состоящее из кожуха с гидравлическим прессом, сверху плотно перекрывает опоку. Кратковременно открывается подача сжатого воздуха. Воздух протекает через формовочную смесь сверху до модельной плиты и уходит через венты в держатель подмодельной плиты. Поток воздуха давит на частицы песка с усилением вниз - в сторону модели. По этой причине наибольшее уплотнение достигается вблизи модели.

Прочность формы уже после предварительного уплотнения потоком воздуха весьма высокая. Последующее уплотнение плоской прессовой плитой или с многоплунжерной го­ловкой обеспечивает высокие результаты уплотнения формы, удовлетворяющие требования получения качественных форм. Уровень шума при уплотнении ниже 85 дВ.

Уплотненные формы кантуются и проходят участок простановки стержней. В верхней опоке высверливается литниковая воронка.

На конце участка под кантователем расположено устройство подъема нижней опоки. Верхняя опока эксцентрично транспортируется в кантователь, кантуется при повороте на 180° и поднимается. Одновременно втулочно-роликовая цепь тянет передвижную тележку по наклонному направляющему рельсу в барабан. Нижняя опока транспортируется на передвижную тележку, поднимается подъемным устройством под верхнюю опоку и затем спаренная форма опускается. Обратным поворотом барабана передвижная тележка с формой передается на участок заливки и охлаждения. Этот универсальный спариватель может быть заменен на традиционно применяемые устройства для спаривания полуформ.

Готовая к заливке форма транспортируется рольгангом на позицию заливки и производится заливка литейной формы расплавом. После прохода участка охлаждения передвижная тележка транспортирует остывающую форму по наклонному рельсу на участок формовки.

В начале участка формовки находится выбивное устройство, выдавливающее ком смеси из опоки на выбивную решетку (или подобную установку). Затем специальным механизмом очищаются внутренние стенки опок и опоки верха и низа распариваются. Цикл завершен.

7. Финишные операции

К финишным операциям относят очистку отливок от пригоревшей формовочной смеси, удаление (отрезку или обрубку) литниково-питающей системы, а также зачистку поверхности и термическую обработку литых заготовок.

Одной из наиболее тяжелых и трудоемких операций в литейном производстве является обрубка отливок. Обрубка отливок -- процесс удаления с отливки прибылей, литников, выпоров и заливов (облоев) по месту сопряжения полуформ. Обрубку отливки "Шкив" производят ручным молотком в период, когда отливка еще сохраняет высокую температуру, т.е. сразу же после выбивки отливок из форм. Такой метод отделения литников приемлем в виду малой массы и габаритных размеров литой заготовки. Прибыли отливок удаляют так же газокислородной резкой. При разрезке металл расплавляется под действием горения ацетилена и удаляется направленной струей сжатого воздуха. После обрубки отливки зачищают, удаляя мелкие заливы, остатки прибылей, выпоров и литников.

Очистка отливок - процесс удаления пригара, остатков формовочной и стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отливок. Попадая в дробеметную камеру, отливка обрабатывается потоком дроби из дробеметных головок, установленных на стенках камеры. Технологический процесс очистки отливки складывается из следующих операций:

- удаления стержней из отливок;

- отделения литников, выпоров и прибылей;

- очистки отливок от приставшей формовочной смеси;

- удаления заусенцев, окалины, а также правки отливок после термической обработки и их окраски (если эти операции предусмотрены технологией);

- окончательного контроля качества отливок после очистки и обрубки. Для отливки очистку проводят в дробеметных камерах периодического действия.

Зачистку отливки выполняют шлифовальными машинками (болгарками). Используют подвесные обдирочно-шлифовальные станки.

Зачистку поверхности проводят для проведения визуального определения дефектов отливки, снятия окалины после термообработки. Термическая обработка литых деталей способствует улучшению структуры, повышению механических свойств сплавов, устранению коробления отливок за счет уменьшения внутренних напряжений. Температурный режим зависит от назначения термообработки, вида сплава, характера и особенностей эксплуатации литой детали.

Отливки из чугуна марки СЧ20 термической обработке не подвергают. Улучшить структуру и свойства такого чугуна путем термической обработки не удается. Наоборот, после закалки и отпуска отливок с грубыми выделениями графита может возрасти хрупкость чугуна вследствие появления микротрещин по границам графитовых включений. Небольшое изменение механических свойств чугуна этой группы после закалки и отпуска объясняется малым содержанием связанного углерода.

Отливки из серого чугуна СЧ20 подвергают только отпуску для снятия напряжений. Внутренние напряжения снимаются путем медленного нагрева со скоростью 75 - 100 °С/ч до 500 - 550 °С, выдержки при этой температуре в течение 2 - 8 часов и охлаждения со скоростью 30 - 50 °С/час до 200 °С.

8. Контроль качества отливок

Окончательный контроль отливок это комплексный метод контроля, который ставит задачей проверку качества отливок, ранее прошедших визуальный контроль, исследованием их свойств. Основанием для контроля служат ГОСТы, ТУ и технологические инструкции. Контроль осуществляют сотрудники лабораторий.

Для отливок из серого чугуна основными показателями качества являются:

1) Химический состав. Для его определения применяется два метода - химический и спектральный анализы. Для определения химического состава по ГОСТ 7565- 81 применяется стружка, полученная сверлением литого (из исследуемого сплава) образца в виде конусного цилиндра массой не более 1 кг - для химического анализа и менее 0,05 кг - для спектрального анализа [9].

2) Механические свойства. Основными показателями механических свойств являются прочность, твердость, упругость, пластичность и др.

Прочность сплава определяется величиной усилия, приложенного для разрушения стандартного образца. При этом стальные, алюминиевые и другие образцы испытывают на растяжение (разрыв) и относительное удлинение, а чугунные - на изгиб. Кроме того, все литейные сплавы испытывают на твердость.

Схема проверки прочности чугунных сплавов на растяжение по ГОСТ 24806-81 показана на рисунок 6,а. Выточенный на токарном станке круглый образец 1 закрепляют в зажимах машины и растягивают путем приложения усилия Р. Величина разрушающего усилия, приходящаяся на 1 мм² поперечного сечения образца, определяет прочность при растяжении у_вр МПа (кгс/мм²), а величина удлинения образца по сравнению с его первоначальными размерами характеризует относительное удлинение д.

При проверке на изгиб по ГОСТ 24804-81 специально отлитый из серого чугуна круглый образец 5 диаметром 30 мм и длиной 300 и 600 мм подвергают действию нагрузки Р по схеме, показанной на рисунок 6, б.

Рисунок 6 - Схема контроля механических свойств чугунных сплавов:

а - прочности при растяжении, б - прочности при изгибе, в - твердости отливки

При этом определяют наибольшее разрушающее усилие Р, предел прочности при изгибе у_изг и величину прогиба средней части образца.

Твердость чугунного сплава определяют по ГОСТ 24805-81 обычно на приборе Бринелля непосредственно на отливке. На поверхность, зачищенную наждаком или напильником, надавливают через обойму 3 очень твердым стальным шариком 2 диаметром 10 мм (рисунок 6, в). Шарик, вдавливаясь под действием нагрузки Р (для стали и чугуна 30 000 Н), оставляет на поверхности отливки 4 отпечаток в виде лунки диаметром d. Величина, полученная от деления приложенного усилия на площадь отпечатка, оставленного шариком, характеризует твердость сплава и обозначается НВ.

3) Контроль размерной точности. Отливки проверяют на соответствие их ГОСТ Р 53464-2009 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку» и чертежу.

Контроль выполняют на плите линейкой, штангенциркулем, рейсмусом, шаблонами и другими мерительными инструментами. Проверяют каждую первую партию отливок после смены модельного комплекта, периодичность контроля последующих партий устанавливают исходя из конкретных условий производства (материала модели, серийности заказа, массы отливки и т.д.).

4) Контроль внешнего вида и качества поверхности отливок. Контроль выполняют визуально на соответствие отливок техническим условиям; в некоторых случаях (при массовой производстве) - с использованием отливки эталона; шероховатость поверхности (ГОСТ 2789-73 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики») определяют по специальным образцам, изготовленным в соответствии с требованиями РТМ2Б00-1-75. Дефекты отливок выявляют выборочной механической обработкой, магнитной дефектоскопией, рентгеновским способом контроля и другими способами неразрушающего контроля.

5) Контроль массы. Отливки взвешиваются после проверки их на геометрическую точность. Периодичность контроля устанавливают в соответствии с техническими условиями отрасли.

Заключение

В ходе работы был предложен один из вариантов получения заготовки «Шкив», изготавливаемого из серого чугуна марки СЧ20 методом литья в сырые песчано-глинистые формы. Осуществлен выбор положения заготовки в форме, выбрана плоскость разъема формы. Обоснован выбор применяемой литниковой системы. Также представлены данные об используемых материалах. Выполнен подбор смесеприготовительного и формовочного оборудования, используемого в технологическом процессе получения оливки.

Список использованной литературы

1. Шарифьянов, Ф. Ш. Проектирование отливок: Учебное пособие [Текст] / Ф. Ш. Шарифьянов, Р. Ф. Мамлеев; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа, 2002. - 225 с.

2. Трухов, А. П. Технология литейного производства: Литье в песчаные формы: Учебник для студ. высш. учеб. заведений [Текст] / А. П. Трухов, Ю. А. Сорокин, М. Ю. Ершов и др. // Под ред. А. П. Трухова; - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 528 с.

3. Григорьев, В. М. Разработка технологии изготовления отливки: Учеб. пособие [Текст]/ В. М. Григорьев; - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. - 67 с.

4. ГОСТ Р 52464 - 2009: Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2010. - 45 с.

5. ГОСТ 3212-92: Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1992. - 16 с.

6. Белоусов, В. А. Проектирование литейной оснастки и технологии изготовления отливок в песчаных формах [Текст] / В. А. Белоусов - Тул. гос. ун-т. - Тула, 2003. - 44 с.

7. Голотенков О. Н. Формовочные материалы [Текст] / О. Н. Голотенков - Учеб. пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос.ун-та, 2004. - 164 с.

8. Рыбкин В. А. Ручное изготовление литейных форм [Текст] / В. А. Рыбкин -Учебник для технических училищ 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981.- 192 с, ил.

9. Стерин И. С. Машиностроительные материалы. Основы металловедения и термической обработки [Текст] / И. С. Стерин - Учебное пособие. - СПб.: Политехника, 2003. - 344 с.

Размещено на Allbest.ru

...