Техническая разработка отливки ДФ-50

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования РФ

Старооскольский Технологический Институт

Московского Государственного Института Стали и Сплавов

(Технологического Университета)

Курсовая работа

По курсу: Литейное производство

г. Старый Оскол 2007 г.

Содержание

Задание

1. Характеристика литейного сплава

2. Определение способа изготовления отливки

3. Определение положения отливки в форме, разъема модели и формы

4. Определение участков поверхности, выполняемой стержнями, классов стержней, размеров их стержневых знаков

5. Выбор и расчет модельного комплекта

6. Определение размеров опок

7. Проектирование и расчет литниковой системы, прибылей

8. Определение температуры расплава при заливке в форму

9. Выбор состава формовочной и стержневой смесей, способа уплотнения формы и изготовления стержней

10. Выбор способа заливки формы

11. Расчет продолжительности охлаждения отливки в форме

12. Расчет времени остывания

13. Выбивка отливки и удаление стержней

14. Обрубка, очистка и зачистка отливки

Литература

отливка прибыль формовочный стержень

Задание

ДФ-50 (материал сталь - 10 Г13Л; масса 280 кг, количество 1000 шт.)

1. Характеристика литейного сплава

Сталь 110Г13Л относится к высоколегированным литейным сталям.

Химический состав стали, ГОСТ 2176

Марка стали	Содержание элементов. %
	C	Мn	Si	S	Р С г	Cr	Ni
110Г13Л	0,9-1,4	11,5-15,0	0,3-1,0	не более
				0,05	0,12 1.0	1,0	1,0

Благодаря высокому содержанию углерода и марганца данная сталь обладает относительно устойчивой аустенитной структурой и по структуре относится к аустенитным сталям.

Основное достоинство стали 110Г13Л в том, что высокая износостойкость в случае приложения больших истирающих давлений сочетаются в ней с хорошей пластичностью и ударной вязкостью. Для обеспечения такого комплекса свойств детали из данной стали подвергают закалке от 1050-1100 С° в воде. После закалки сталь 110Г13Л немагнитна и имеет следующие механические свойства: у_в=800-1000МПа, у_т=250-400 МПа, у_т /у_в -30-40% , д=40-55 %, ш = 35-45 %, КСU = 2000-3000 кДж/м², 180-220 НВ.

Сталь 110Г13Л обладает следующими литейными свойствами. Интервал затвердевания стали 1400-1340 С°, поверхностное натяжение ниже, чем углеродистой стали, в 1,5 раза. Высокомарганцовистая сталь по сравнению с углеродистой характеризуется большим коэффициентом термического сжатия (в 2 раза) и меньшей (в 2 раза) теплопроводностью. Низкая теплопроводность стали делает невозможной сквозную закалку стенок отливок толще 120 мм. Несмотря на высокую жидкотекучесть стали 110Г13Л, разливку ее по формам необходимо проводить с большой скоростью, чтобы исключить значительное окисление. Получение однородных свойств стали во всех отливках предопределяет необходимость разливки всей плавки за короткое время в узком интервале температур и при невысоком перегреве (1420-1500 °С). Сталь обладает повышенной литейной усадкой. Значительная усадка, интенсивное развитие ее в интервале, близком к температуре кристаллизации, низкая прочность и пластичность при высоких температурах обусловливают большую склонность стали 110Г13Л к трещинообразованию.

2. Определение способа изготовления отливки

Определяющим фактором при выборе способа изготовления отливки является серийность производства, реже - технические требования, предъявляемые к изделию, что влияет на стоимость формы и модельной оснастки.

По результатам предварительного анализа заказа деталь отливка детали ДФ-50 с массой 280 кг относится к II группе отливок по массе (средние), по размеру серии 1000 шт. - производство мелкосерийное и серийное.

В единичном, мелкосерийном и серийном производстве отливки изготовляют обычно литьем в песчаные сырые, подсушиваемые, химически твердеющие и сухие формы. Принимаем способ изготовления отливки в сырой форме как наиболее экономичный, не требующий и площади для установки сушильных агрегатов и складирования форм перед сушкой, и дополнительного расхода топлива. При изготовлении отливки данным способом, по сравнению с формовкой по-сухому, значительно сокращается цикл изготовления отливки и снижается ее себестоимость.

3. Определение положения отливки в форме, разъема модели и формы

При определении положения отливки в форме нужно руководствоваться несколькими правилами, подтвержденными многолетней практикой.

1. Наиболее ответственные рабочие части, плоские поверхности большой протяженности, места, подлежащие механической обработке, нужно, по возможности, располагать внизу; в крайнем случае - вертикально или наклонно. При вынужденном расположении обрабатываемых поверхностей вверху нужно обеспечить такие условия, при которых песчаные и газовые раковины могли бы образоваться только в удаляемых при обработке частях отливки.

2. Формы для отливок, имеющих конфигурацию тел вращения (гильзы, барабаны, шпиндели и др.) с обрабатываемыми наружными и внутренними поверхностями, лучше заливать в вертикальном положении или центробежным способом. Иногда целесообразно формовку выполнять в одном положении, а заливать форму в другом.

3. Для отливок, имеющих внутренние полости, образуемые стержнями, выбранное положение должно обеспечивать возможность проверки размеров полости формы при сборке, а также надежное крепление стержней.

4. Для предупреждения недоливов тонкие стенки отливки следует располагать в нижней части формы, желательно вертикально или наклонно, причем путь прохождения металла от литниковой системы до тонких стенок должен быть кратчайшим.

5. Отливки из сплавов с большой усадкой располагать в положении, удобном для питания их металлом верхних или боковых отводных прибылей.

6. Формы для станин, плит и других отливок с большим числом ребер должны быть при заливке расположены так, чтобы имелась возможность направить металл вдоль стержней и выступов формы.

Выбор поверхности разъема формы подчинен выбору положения формы при заливке. При определении поверхности разъема формы необходимо руководствоваться следующими положениями:

1. Форма и модель, по возможности, должны иметь одну поверхность разъема, желательно плоскую горизонтальную, удобную для изготовления сборки формы;

2. Модель должна свободно извлекаться из формы;

3. Всю отливку, если позволяет ее конструкция, нужно располагать в одном (преимущественно в нижней) полуформе в целях исключения перекосов;

4. При формовке в парных опоках следует стремиться к тому, чтобы общая высота формы была минимальной.

Согласно приведенным рекомендациям помещаем отливку горизонтально, плоскость разъема проходит по верхней плоскости изделия.

Шлакоуловитель, питатели и стояк располагаем в верхней полуформе.

В опоке располагаем одну отливку.

4. Определение участков поверхности, выполняемой стержнями, классов стержней, размеров их стержневых знаков

С учетом конструкции детали принимаем использование четырех одинаковых стержней с вертикальным расположением в отливке.

Точность фиксации стержня в форме обеспечивается конфигурацией и размерами его знаковых частей, которые назначают по ГОСТ 3606 с учетом размеров стержней, способа формовки и положения в форме.

Рис. 1 Знаки стержней

При вертикальном расположении стержня в форме (рис. 1.а) он фиксируется нижним и верхним знаками или только нижним (часто уширенным).

Высоту нижних знаков стержней круглого сечения назначаю; в зависимости от его длины и диаметра, а стержней прямоугольного сечения - от половины периметра. При диаметре 50 мм и длине 40 мм принимаем высоту нижнего вертикального знака 20 мм. Допускаются нижние и верхние знаки одинаковой высоты при массовом и крупносерийном производстве стержней. Формовочные уклоны на знаковых частях назначают по ГОСТ 3606-80. Принимаем формовочные уклоны а = 10°_.

Зазоры между знаковыми поверхностями форм и стержней назначают в соответствии с ГОСТ 3606-80 в зависимости от высоты знака и типа модельного комплекта. Принимаем S₁ =0.3 мм.

Для предупреждения всплывания стержней их прижимаем верхней полуформой, т.е. зазор S₁не предусматривается.

5. Выбор и расчет модельного комплекта

Основные виды оснастки, применяемые при изготовлении литейных форм из песчано-глинистых смесей - модели и стержневые ящики, которые классифицируют по следующим признакам:

1. виду материала - деревянные, металлические, деревометаллические, гипсовые, цементные, пластмассовые, пенополистироловые (табл. 5);

2. способу изготовления форм и стержней - для ручной или машинной формовки;

3. компоновке элементов - разъемные и неразъемные модели; разъемные, вытряхные и разборные стержневые ящики;

4. сложности - простые, средней сложности и сложные;

5. размерам модели: для ручной формовки - мелкие (до 500 мм), средние (500-5000 мм), крупные (более 5000 мм); для машинной формовки - мелкие (до 150 мм), средние (150-500 мм), крупные (более 500 мм);

6. конструктивному исполнению - объемные, пустотелые, скелетные модели и шаблоны;

7. точности изготовления - модели I, II и III классов точности;

8. прочности - модели 1,2 и 3 классов прочности.

На основании того, что производство деталей мелкосерийное, принимаем следующие параметры для моделей и стержневых ящиков:

- вид материала -- дерево;

- способ изготовления форм и стержней - для машинной формовки;

- размер модели - крупная;

- компоновка элементов - разъемная модель;

- точность изготовления -- модель II класса точности;

- прочность - модель II класса прочности (периодическое использование);

- число съемов -- до 1000 раз.

Для определения конструктивных размеров модельных комплектов необходимо установить припуски на механическую обработку, припуски на усадку и формовочные уклоны.

Класс точности размеров и масс отливки согласно ГОСТ 26645 принимаем 7 - 13 т, ряд припусков на механическую обработку - 4.

Основные припуски на механическую обработку отливки принимаем 3,0 мм.

Припуск на литейную усадку для данной отливки (стальная отливка средней сложности и заданных размеров) принимаем 1,5%.

Формовочный уклон модельного комплекта (ГОСТ 3212) при h=40 мм и применении песчано-глинистой смеси и деревянного комплекта принимаем 2°05'.

Расчет размеров модели

Длину, высоту и ширину модели определяем по формуле:



где - начальные длина, высота и ширина модели, мм; - литейная усадка, %; - припуск на механическую обработку, мм.

,

,

6. Определение размеров опок

При выборе опок следует учитывать, что использование чрезмерно больших опок влечет за собой увеличение затрат труда на уплотнение формовочной смеси, нецелесообразный расход смеси, а использование очень маленьких опок может вызвать брак отливок вследствие продавливания металлом низа формы, ухода металла по разъему и т.п.

Рекомендуемая толщина слоев формовочной смеси на различных участках при заданной массе отливки 280кг:

- от верха модели до верха опоки - 120 мм;

- от низа модели до низа опоки - 150 мм;

- от модели до стенки опоки - 80 мм;

- между моделью и шлакоуловителем - 70 мм.

Полученные данные позволяют получить минимальные размеры опоки, которые уточняются по ГОСТ 2133, при этом расчетные значения увеличиваются до ближайшего регламентированного размера.

Основные размеры опоки:

- длина , выбираем длину опоки в свету 900 мм

- ширина, выбираем ширину опоки в свету 800 мм

- высота - нижняя опока, выбираем высоту опок 150 (верхняя) и 200 (нижняя) мм.

7. Проектирование и расчет литниковой системы, прибылей

Литниковая система - система каналов и устройств для подвода в определенном режиме жидкого металла в полость литейной формы, отделения неметаллических включений и обеспечения питания отливки при затвердевании. Литниковую систему размещают по разъему литейной формы и вне разъема.

Правильная конструкция литниковой системы должна обеспечивать непрерывную подачу расплава в форму по кратчайшему пути; спокойное и плавное ее заполнение; улавливание шлака и других неметаллических включений; создание направленного затвердевания отливки; минимальный расход металла на литниковую систему; не вызывать местных разрушении формы вследствие большой скорости и неправильного направления потока металла.

Литниковая система включает, как правило, следующие элементы:

стояк - вертикальный канал, соединяющий литниковую чашу (воронку) со шлакоуловителем;

шлакоуловитель - горизонтальный трапецеидальный канал, соединяющий стояк с питателями, и задерживающий шлак и неметаллические включения из потока заливаемого сплава;

питатель - горизонтальный канал, соединяющий шлакоуловитель с

полостью формы;

выпор - вертикальный канал, расположенный на самой верхней части полости формы или соединенный с нею боковым каналом (отводной выпор), служащий для вывода газов и формы, а также для наблюдения за ходом заливки формы;

прибыль - элемент литниковой системы для питания отливки жидким металлом в пери од затвердевания и усадки;

литниковую чашу (воронку) - элемент литниковой системы для приема жидкого металла и его направления в стояк или непосредственно в литейную форму.

В зависимости от места подвода металла в форму различают следующие литниковые системы:

Горизонтальную - с питателями, расположенными в горизонтальной плоскости разъем: литейной формы;

вертикальную - с питателями, расположенными в вертикальной плоскости разъема литейной формы по положению при заливке (к вертикальным относятся вертикально щелевые и ярусные литниковые системы);

верхнюю - систему подачи жидкого металла в полость литейной формы сверху.

После выбора типа литниковой системы и места подвода металла к отливке, рассчитывают площади поперечных сечений и определяют размеры элементов литниковой системы из условия заполнения формы за оптимальное время

где s - коэффициент, учитывающий жидкотекучесть сплава и тип литниковой системы (табл. 15); - преобладающая или средняя толщина стенки отливки, мм; G - общая масса отливки, литников и прибылей, кг.

Площадь сечений питателей Fп определяют в зависимости от способа заливки металла в форму.

При заливке металла из поворотных ковшей:

,

где G - масса металла в форме, М - общий коэффициент расхода в литниковой системе (для стали 0,32); р - плотность сплава; g - ускорение свободного падения; Н_ср - средний гидростатический напор, при заливке сверху Н_ср=Н_ст

Площади поперечных сечений шлакоуловителя F_ш и F_ст определяются для средних и крупных стальных отливок из соотношения F: F_ш: F_ст=1,5:1,3:1,1

Определяем F_ш = 3,3 и F_ст= 2,8 .

В зависимости от площади поперечного сечения по таблицам определяются размеры шлакоуловителя и питателя.

Принимаем размеры шлакоуловителя h = а = 22 мм, b = 18 мм.

Размеры трапецеидального питателя длина 50мм, b = 25 мм, a =50мм.

Для предупреждения образования усадочных раковин в отливках применяют специальные приливы - прибыли.

Объем и размеры прибылей рассчитывают на основании теоретических и экспериментальных зависимостей и производственных данных. По одному из известных методов, отличающемуся достаточной надежностью и относительной простотой, диаметр цилиндрической прибыли:

,

где К - коэффициент, ; Н - высота прибыли; X - отношение объема прибыли к объему усадочной раковины; е - коэффициент объемной усадки сплава (в жидком и твердо-жидком состояниях); V₀ - объем питаемой отливки (значения К и X приведены в таблице, значения е берутся по справочным материалам).

Высоту прибыли примем 8 см.

8. Определение температуры расплава при заливке в форму

Для обеспечения хорошей заполняемости формы и получения качественных отливок необходимо выдерживать определенную температуру заливаемого расплава, которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера отливки.

Для крупной отливки из стали марки 110Г13Л согласно табличным данным принимаем температуру расплава 1540°С и температуру сплава при заливке в форму 1420°С.

9. Выбор состава формовочной и стержневой смесей, способа уплотнения формы и изготовления стержней

К формовочным материалам относятся все материалы, используемые для изготовления форм и стержней. Основными исходными материалами являются песок и глина, вспомогательными - связующие вещества и добавки. Кроме исходных материалов, для приготовления формовочных смесей используют отработанные (бывшие в употреблении) смеси.

В зависимости от назначения различают формовочные и стержневые смеси и вспомогательные составы. Правильный выбор смесей имеет большое значение. Известно, что около половины брака отливок возникает из-за низкого качества формовочных материалов и смесей.

Формовочные смеси различают:

- по назначению - для отливок из чугуна, стали, цветных сплавов;

- по составу песчано-глинистые, содержащие быстро-твердеющие крепители, специальные;

- по применению при формовке - единые, облицовочные, наполнительные;

- в зависимости от состояния форм перед заливкой в них сплава - для сырых, сухих, подсушиваемых и химически твердеющих форм.

Формовочные смеси, используемые при производстве стальных отливок должны обладать высокой прочностью и термохимической устойчивостью, поскольку температура заливки стали значительно выше температур заливки других литейных сплавов. Для стальных отливок рекомендуется применять чистый кварцевый песок и огнеупорные глины. При изготовлении форм для крупных применяют смеси на основе циркониевого концентрата, хромомагнезита или хромита.

Основную часть форм получают машинной формовкой. Машины позволяют механизировать две основные операции формовки (уплотнение смеси, удаление модели из формы) и некоторые вспомогательные (устройство литниковых каналов, поворот опок и т.д.). При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает точность размеров отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего и улучшаются санитарно-гигиенические условия в цехе, уменьшается брак.

При единичном и мелкосерийном изготовлении форм и стержней широко применяют песчано-жидкостекольные смеси. Одной из причин широкого использования этих смесей является возможность упрочнения изготовленных форм и стержней без теплового воздействия. Упрочнение форм и стержней может быть осуществлено как выдержкой на воздухе (подвяливанием), так и продувкой углекислым газом или введением в смесь химического реагента, вызывающего аналогично углекислому газу коагуляцию жидкого стекла. Второй причиной является то, что благодаря использованию тепловой сушки продолжительность процесса упрочнения этих смесей значительно меньше, чем песчано-глинистых. Третьей причиной широкого применения данных смесей можно считать относительно низкую стоимость жидкого стекла и простоту его изготовления. Однако эти смеси трудно выбиваются, плохо поддаются регенерации и дают повышенный пригар на чугунных отливках, (модуль стекла М=2).

Стержень отнесен к IV классу стержней (стержни несложной конфигурации, в смесях используют водные связующие классов Б и В).

Таблица 2. Состав и свойства наливных песчано-жидкостекольных самотвердеющих смесей

Песок марок 061 К, 062К.1К	Массовая доля компонентов, %	Характеристика смеси	Область применения
	Связущие	Катализатор	Живучесть	Время отвердения	Прочность на сжатие*. кПа
			мин
97,4	2,0 ОФ-1	0.7БСКМ	5-8	40	600/ 2000	В мелкосерийном производстве отливок из стали

Большое разнообразие отливок по конфигурации, виду сплава, массе требует применения многих способов их изготовления, каждый из которых может быть рационален для определенной группы отливок в соответствующих условиях производства. Несмотря на большие преимущества специальных способов литья, самым универсальным и наиболее распространенным является способ получения отливок в разовых песчаных формах.

По степени механизации формовка может быть ручная, машинная и автоматическая. Ручную формовку применяют при изготовлении одной или нескольких отливок в условиях единичного и мелкосерийного производства, для ремонтных целей, при изготовлении уникальных отливок. Наиболее важной операцией является заполнение опоки формовочной смесью и уплотнение последней. Уплотнение должно быть равномерным по всему объему опоки. Недостаточное или неравномерное уплотнение наиболее часто приводит к образованию дефектов, поэтому важно регулярно контролировать твердость поверхности форм.

С помощью формовочных машин можно механизировать трудоемкие работы по изготовлению литейных форм, уплотнение формовочной смеси и извлечение модели из формы. Формовочные машины классифицируют по трем основным признакам.

1. По виду привода (вид энергии для приведения механизмов машин в действие) различают машины с пневматическим, гидравлическим, пневмогидравлическим, механическим и электромагнитным приводом. Наибольшее распространение получили машины с пневматическим приводом.

2. По методу уплотнения смеси различают прессовые, встряхивающие, пескометы, пескодувные, пескострельные, импульсные, вакуумные и специальные машины.

3. По методу извлечения модели из полуформы - со штифтовым или рамочным подъемным механизмом, с протяжкой модели, с поворотом плиты или колонны машины на 180°, с перекидным столом.

Существуют также дополнительные классификационные признаки.

1. Конструктивная компоновка узлов и механизмов (с учетом методов перемещения опок и полуформ). Различают однопозиционные машины проходного типа, двухпозиционные челночного типа, многопозиционные проходного типа, многопозиционные карусельного типа.

2. Степень механизации - автоматы, полуавтоматы, машины с ручным управлением.

В современных литейных цехах все технологические операции (формовка, сборка, заливка, выбивка) выполняют одновременно, но на разных площадях. Литейная форма переходит последовательно с одной операции на другую с помощью различных транспортных устройств: конвейеров, толкателей, кантователей и др. Многие поточные линии механизированы как в массовом, так и в мелкосерийном производстве. Причем основным условием для автоматизации является не унификация номенклатуры отливок, а унификация модельно-опочной оснастки, обеспечивающей быструю замену одной модели другой и быструю переналадку машин.

Стержни изготавливают в стержневом отделении цеха. Их получают в ящиках, уплотняя смесь вручную либо на машинах, используя в основном пескодувный и пескострельные методы, реже встряхивание.

В единичном и серийном производстве широко применяют песчаножидкостекольные смеси, пластичные самотвердеющие смеси, а также жидкоподвижные самотвердеющие смеси.

Для изготовления форм принимаем следующие параметры:

- формовочная машина встряхивающе-прессовая с поворотом полуформ;

- степень механизации формовки - автоматическая;

- вид привода - гидравлический.

Техническая характеристика выбранной формовочной машины: решетка - двухвальная инерционная, модель 31212, грузоподъемность 1,6 т, размер полотна 1600x1200.

Сушка форм и стержней повышает их прочность и уменьшает газотворность. Сначала их медленно нагревают до 100 °С, чтобы избежать растрескивания поверхностей. Далее температуру повышают до заданного значения и выдерживают формы или стержни при этой температуре в течение необходимого для высушивания времени. После этого сухие формы медленно охлаждают до 50-70 °С, предупреждая растрескивание и осыпание поверхностных слоев.

Температура зависит от природы связующего материала, а время выдержки - от конфигурации и толщины стенки формы. Формы при температуре 300-350°С Чем сложнее конфигурация формы и толще стенка, тем больший период времени необходим, чтобы вся масса формы или стержня прогрелась до заданной температуры. Время сушки колеблется от нескольких минут до часа. В большинстве случаев формы сушат в камерных печах периодического действия.

Тщательность сборки в значительной мере определяет точность геометрических размеров отливки, образование заливов и трудоемкость обрубки.

Сборку начинают с установки нижней полуформы на заливочную площадку или тележку конвейера. Затем из полости полуформы сжатым воздухом выдувают сор и пыль, попавшие при извлечении модели и ремонте полуформы. В чистую полость полу формы в определенной последовательности устанавливают стержни. Устойчивое положение стержней в форме обеспечивается знаками.

Правильность установки стержней проверяют контрольными шаблонами и другими приспособлениями, которые входят в состав модельного комплекта. Одновременно со стержнями, когда это необходимо, устанавливают внутренние холодильники и строго их фиксируют относительно стенок формы и стержней. Затем проверяют все элементы литниковой системы, устанавливают фильтровальные сетки, очищают от загрязнений выпоры. После этою нижнюю полуформу накрывают верхней. Точность совмещения нижней и верхней полуформ обеспечивается стационарными или съемными контрольными штырями.

Для предотвращения подъема верхней полуформы под действием статического давления металла ее скрепляют с нижней полуформой (рис. 2).

10. Выбор способа заливки формы

Для заливки жидкого металла в формы применяют литейные ковши разнообразных конструкций.

В проекте принимаю использование крановых стопорных ковшей вместимостью 6 т. Краткая характеристика разливочных ковшей приведена таблице 3.

Таблица 3. Характеристика литейных ковшей

Ковш	Вместмость, кг	Основные размеры (без футеровки), мм	Масса с футеровкой, кг
		Диаметр вверху	Диаметр дна	Общая высота или длина барабана	Расстояние от низа до оси цапф или ручки
Крановый стопорный	500	748	676	720	465	-
	1000	870	790	930	570	2140
	4000	1300	1102	1320	840	-
	6000	1450	1305	1450	910	-
	8000	1580	1425	1550	990	-
	10000	1680	1515	1650	1070	16290
	12000	1750	1572	1780	1130	-
	16000	1900	1710	1900	1150	29000
	20000	2050	1852	1980	1230	31000
	30000	2300	2075	2250	1400	47700
	40000	2480	2238	2420	1470	61600
	50000	2620	2358	2620	1620	85000
	70000	2850	2550	3000	1730	105000
	90000	3110	2768	3228	1930	123800

Рис. 2. Способы крепления полуформ: а - скобами; б - струбцинами; в - болтами; г - клиныи; д - установкой груза

11. Расчет продолжительности охлаждения отливок в форме

Регламентирование времени охлаждения отливок в формах диктуется необходимостью обеспечения полного затвердевания расплава, исключения образования некоторых усадочных дефектов, получения требуемой структуры металла отливок. Последнее весьма важно для чугунов, структура которых в большой степени зависит от скорости кристаллизации. Что касается других сплавов, то ускорение их затвердевания, как правило, благоприятно влияет на формирование структуры.

Продолжительность выдержки стальных отливок выбираем 6 часов.

12. Расчет времени остывания

Время отвода в форму тепла перегрева определяется по формуле:

,

где с_о - теплоемкость металла при заливке (с_о -- 0,793 кДж/кгК);

р_о - плотность металла при заливке, (р₀ = 7800 кг/м³);

t_н - начальная температура металла при охлаждении, °С;

R - приведенный размер тела, м;

b_ф - коэффициент аккумуляции теплоты формой;

t_л- температура ликвидус (t_л = 1290 °С );

t_нф - начальная температура формы, t_нф = 20 °С;

t_зал - температура заливаемого металла, °С

ф_зал- время заливки металла, с.

Начальную температуру металла при охлаждении определи по формуле:

t_н =0,5 * (1_зал + 1_л ) = 0,5 * (1420+1290) = 1355 ° С

Приведенный размер формы определим по формуле:

R = V₀ / F₀ = 0,0144 / (0,72+0,096) = 0,02

где V₀ - объем отливки, м

F₀ - площадь поверхности отливки, м ;

Коэффициент аккумуляции теплоты формой найдем по формуле:

b_ф = vл_ф с_фс_ф

где л_ф - коэффициент теплопроводности материала формы (л_ф =0,69 Вт/м-К); С_ф - теплоемкость материала формы (С_ф =860 Дж/кгК);

с_ф - плотность материала формы, (с_ф =1165 кг/м )

b_ф = vл_ф с_фс_ф = 0,69·860·1165 = 831

Время отвода в форму тепла перегрева:

ф₁= [(0,793·7800(1420-1290)0,02/1,13·831 (1355 -20 )) + v13.4]² = 13,5с

Время затвердевания до заданной температуры определяется по формуле

ф =[(L-R-с₀)/(1,13- b_ф -V_кр) + vф₁]²

где L - удельная теплота кристаллизации металла (L=270 кДж/кг);

V_кр - температурный напор

Температурный напор определяется по формуле

V_кр =t₀-t_п

где t₀ - конечная температура отливки (t₀ =400 °С);

t_п - температура внешней поверхности формы (t_п =150 °С)

V_кр = 400-150 = 250 °С

Время затвердевания до заданной температуры:

ф =[(270·0,02· 7800 ) / (1,13· 831 · 250) + v13,5]² = 14,8 c·10³=14800c=4ч.

13. Выбивка отливок и удаление стержней

Выбивка форм. Обычно эту операцию выполняют на механических выбивных решетках (рис. 3), которые по принципу действия классифицируют на эксцентриковые (рис. 3а), инерционные (рис. 3б) и инерционно-ударные (рис. 3в). Решетка 1 с литейной формой 4 с помощью привода 3 и опорной пружины 2 совершает колебательное движение. В каждом цикле колебаний решетки форма подбрасывается вверх и затем, падая, ударяется о решетку или опорную раму 5. В момент соударения под действием сил инерции форма разрушается. Выбитая из опоки формовочная смесь проваливается через решетку и системой конвейеров

Рис. 3. Выбивные решетки

Выбивку отливок и удаление стержней в условиях мелкосерийного и единичного производства осуществляют вручную, с помощью накладных подвесных вибраторов или вибрационных коромысел. В механизированных цехах применяют специальное оборудование или комплексные механизированные и автоматизированные установки. Для выбивки отливок выбираем двухвальную инерционную решетку, ее параметры принимаем из таблицы 4.

Для удаления стержней из отливок и очистки их от остатков отработанной формовочной смеси применяют электрогидравлические установки и гидравлические камеры. В проекте для удаления стержней из отливки принимаем гидравлические камеры, ее параметры принимаем из таблицы 5

Таблица 4. Техническая характеристика выбивных решеток

Решетка	Модель	Грузоподъемность, т	Размер полотна, мм
Днухвальная инерционная	31212	1,6	1600Х1200

Таблица 5. Техническая характеристика гидравлических камер периодического действия с дистанционным управлением мониторами

14. Обрубка, очистка и зачистка отливок

После выбивки из форм отливки обычно обрубают и очищают. Обрубка отливки заключается в отделении от нее прибылей, литников, выпоров и в удалении заливов по месту сопряжения полуформ или в области стержневых знаков. Обрубают отливки с помощью молотков и пневматических зубил, абразивных кругов и прессов, ленточных и дисковых пил, также используют дуговую, газовую или анодно-механическую резку. В некоторых случаях прибыли отрезают на токарных станках.

Пригар на поверхностях отливок существенно затрудняет отрезку литников и прибылей. В таких случаях перед обрубкой отливки вместе с литниками и прибылями очищают.

Для удаления пригара и улучшения поверхностей отливки подвергают очистке галтовкой, дробеструйной, дробеметной, вибрационной и электрохимической обработке.

Чугунные и стальные отливки обычно подвергают дробеметной очистке. На очищаемую поверхность дробь подается метательными головками 1 в виде турбинок, вращающихся с частотой до 3000 об/мин. Дробь, выбрасываемая большой центробежной силой, ударяется о поверхность отливок 2 и очищает ее (рис. 4). Дробеметная очистка более производительна, чем дробеструйная. Она осуществляется в дробеметных очистных барабанах и камерах.

В дробеметных камерах очищают отливки массой более 50 кг. Отливки устанавливают на вращающиеся очистные столы или подвешивают на вращающиеся подвески 3 (рис. 4). Очистка происходит внутри камеры 4. В массовом производстве применяют проходные дробеметные камеры непрерывного действия, а при небольшом объеме производства отливок -тупиковые дробеметные камеры периодического действия. Остатки смеси и пригар на внутренних поверхностях чугунных и стальных отливок, труднодоступных при дробеметной очистке, успешно удаляют электрохимической обработкой.

Рис. 4. Схемы дробеметной очистки отливок

Очистку отливок в проекте буду осуществлять конвейерной очистной камерой непрерывного действия с вращающимися подвесками, ее параметры принимаем из таблицы.

Техническая характеристика очистного оборудования: камера очистная дробеметная универсальная, модель 42733, максимальные размеры отливок 800X1400 мм.

Зачистку отливок проводят с целью удаления мелких заливов, остатков прибылей и литников, а также других неровностей и выступов на поверхности отливки. Эту операцию выполняют с помощью абразивных кругов, установленных на различных станках. Отливки массой до 10 кг зачищают на стационарных шлифовальных станках. Для очистки отливок большей массы применяют подвесные, маятниковые или переносные станки. В массовом производстве мелких и средних отливок нашли применение полуавтоматические и автоматические станки и линии, обеспечивающие повышение производительности обработки в 5-10 раз.

Наиболее прогрессивным оборудованием для зачистки отливок являются механизированные комплексы, а также ряд специализированных установок. Техническая характеристика механизированных комплексов для абразивной зачистки отливок: модель 89911М, съем металла, кг/ч, при скорости резания, м/с: 40 - 25 кг/час, при 80 - 100 кг /час, максимальные размеры обрабатываемых отливок 1200 х 1000 мм. Максимальная масса обрабатываемых отливок 5000 кг. Мощность, 37/35 кВт. Масса 13т.

Рис. 5 Техническая разработка отливки ДФ-50

Литература

1. Михайлов А.М., Бауман Б.В. Литейное производство: Учебник для металлургических специальностей вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: «Машиностроение», 1987. - 256 с., ил.

2. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика: Справочник для профессионального обучения рабочих на производстве. - М.: «Машиностроение», 1988. - 272 с., ил. 4. Литницкий А.М., Морозов И.В. Справочник рабочего-литейщика. Л.: Машиностроение, 1976.-344 с., ил.

3. Киселева Н.А. Литейное производство: Методическое пособие для выполнения курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 110100 «Металлургия черных металлов». СТИ, Старый Оскол, 2003.-76 с.

Размещено на Allbest.ru

...