53540

Разработка технологического процесса изготовления отливки «Котел»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В расчетно-пояснительной записке приведены: технологичность отливки и способ её изготовления, задачами которых являются выбор способа формовки, выбор положения отливки в форме, выбор поверхности разъема, сплав, минимальная толщина стенки, радиусы сопряжений стенок, литейные радиусы

Русский

2014-04-01

4.38 MB

53 чел.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра: «Машины и технология литейного производства»

Курсовой проект

По дисциплине: «Технология литейногопроизводства»

Разработка технологического процесса изготовления отливки «Котел»

Выполнил: студент  

Группы ТМЛ-310

Смотриченко М.А.

Проверил:

Коршунов В.В

Заверил:

Гарибян Г.С

Омск 2013

Аннотация

         Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту «Разработка технологического процесса изготовления заданной отливки “Котел”»

содержит 61 страница машинного (рукописного) текста, 14 рисунков (не считая вставок), 6 таблиц.

В расчетно-пояснительной записке приведены: технологичность отливки и способ её изготовления, задачами которых являются выбор способа формовки, выбор положения отливки в форме, выбор поверхности разъема, сплав, минимальная толщина стенки, радиусы сопряжений стенок, литейные радиусы, формовочные уклоны, минимальный диаметр литых отверстий, оценка конструкционной технологичности, точность отливки, шероховатость литой поверхности, выбор баз механической обработки, определение допусков и припусков на механическую обработку;проектирование технологии литейной формы, задачами которого являются положение отливки в форме, количество мест в форме, формирование внешних и внутренних поверхностей, обоснование и расчет размеров знаков стержней, выбор размеров опоки и способа формовки, выбор формовочной машины, составы формовочной и стержневой смесей и их физико-механические свойства, расчет литниково – питающей системы и процента технологического выхода годного; проектирование модельно - опочной оснастки, задачами которого являются тип и материал опок, тип и материал модельных плит, элементы центрирования, элементы крепления моделей, платики крепления опок перед заливкой, платики крепления опок и модельных плит, вентиляция, врезки для оформления болванов; конструирование стержневого ящика, задачами которого являются выбор способа заполнения, выбор способа упрочнения стержневой смеси, выбор поверхности разъема элементов спаривания половинок ящика, крепление их между собой и к плитам приводов разъема, вентиляция, нагрев (при нагреваемой оснастки), выталкивание стержня; технологические карты.

Содержание

Введение ..………………………………………………………………………..…  5

1.Технологичность отливки и способ её изготовления...……………………6

1.1.Сплав …………………………………………………………………….…..6

1.2.Выбор баз механической обработки ………………………………….…..  9

1.3. Определение общих припусков на механическую обработку поверхности отливок……………………………………………………………………...……10

1.4. Минимальная толщина стенки…………………………………………….13

1.5.Радиусы сопряжения стенок………………………………...………..……14

1.6 Литейные радиусы ………………………………………………........….…16

1.7. Формовочные уклоны…………………………………………………....…18

1.8. Минимальный диаметр литого отверстия…………..………..………....…21

1.9. Оценка конструкционной технологичности литых деталей……….…….21

1.10.Точность отливки …………………………….………………………...….23

1.11. Шероховатость литой поверхности…………………………….………..24

1.12. Герметичность отливок………………………………………………..…24

2.Проектирование технологии литейной формы………………………...…25

2.1.Проектирование технологии литейной формы…………………...……... 26

2.2.Конструирование и расчет размеров знаков стержней для опочной формовки ………………………………………………………..……………….26

   2.3. Обоснование положения отливки в форме и выбор плоскости разъема.28

2.4. Выбор размера опоки………………………………………………….…..30

2.5. Расчет литниково-питающей системы ……………………………..……..32

2.6.Тип и материал опок……………………………………………………......33

2.7. Обоснование способа формовки …………………………………………..37

2.8. Выбор формовочной машины…………………………………………….. 39

2.9. Состав формовочной и стержневой смесей и их физико-механические свойства……………………………………………………………………………..45

3. Проектирование модельно – опочной оснастки………………………..…. 48

3.1Тип и материал модельных плит …………………………………………...48

3.2. Элементы центрирования………………………………………………….50

3.3. Элементы крепления моделей ……………………………………………..53

4. Конструирование стержневого ящика........................................................... 53

4.1. Выбор стержневой машины………………………..…………………...… 54

4.2. Выбор поверхности разъема…………………………………………….…57

4.3. Основные составляющие крепления стержней к стержневому ящику….58

4.4. Вентиляция стержневого ящика……………………………………….…  59

4.5. Выталкивания стержня………………………………………………….… 59

Используемая литература………………………………………………….… 61

Введение

Рациональное использование природных ресурсов и энергии является важнейшей задачей производства, экономики и экологии. Поэтому создание оборудования, позволяющего экономить тепловую энергию, является наиболее актуальным.

Ферритно–перлитный серый чугун СЧ 25 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках: блоки цилиндров, картеры двигателя, поршни цилиндров, барабаны сцепления, станины различных станков, зубчатые колеса, крышки, плиты, траверсы, колосники, кронштейны и т.д.

1. Технологичность отливки и способ её изготовления

 При обсуждении технологичности во внимание, как правило, принимают следующие параметры : сплав, минимальная толщина стенки, минимальный диаметр литого отверстия, радиусы сопряжения стенок, литейные радиусы, точность отливки, шероховатость поверхности, формовочные уклоны, требования к герметичности отливки и конструкционная технологичность.

Технолог- литейщик при приеме заказа на отливку в конкретном производстве оценивает возможность ее изготовления, т.е технологичность, исходя из условий конкретного производства (из какого сплава будет изготовлена в цехе отливка, на каком оборудовании осуществляется плавка, формовка и т.п., какие возможности у цеха изготовить отливки по массе, габаритам и т.д.).

Рассмотрим далее подробно каждый из перечисленных параметров, с учетом возможностей способа литья в песчано- глинистые формы.

  1.  Сплав

Серый чугун - представляет собой, по существу, многокомпонентный сплав Fe-C-Si, который имеет постоянные примеси Mn, P и S. Углерод в сером чугуне может находиться в виде цементита Fe3C - связанное состояние, или графита - свободное состояние, а также одновременно в виде цементита и графита. 
Содержание Si кремния в серых чугунах находится в пределах 1,2 ... 3,6%. Окончательная структура серого чугуна зависит от содержания углерода и кремния, а также скорости охлаждения. Изменяя содержание углерода и кремния или скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна. 
Содержание Mn марганца в сером чугуне находится в пределах 0,6 ... 1,2 %. Марганец препятствует графитизации и способствует отбеливанию чугуна - в поверхностных слоях появляются структуры белого и половинчатого чугуна. 
Содержание S серы в сером чугуне ограничивают до 0,1 ... 0,15 %. Сера является вредной примесью, снижающей механические и литейные свойства. 
Содержание P фосфора в сером чугуне ограничивают до 0,2 %. 


Литье серого чугуна

По содержанию углерода чугуны подразделяются на доэвтектический - 2,14 ... 4,3 % С, эвтектический - 4,3 % С и заэвтектический - 4,3 ... 6,67 % С углерода. 
Доэвтектические чугуны, содержащие 2,14 ... 4,3 % С, после окончательного охлаждения имеют структуру перлита, ледебурита (перлит + цементит) и вторичного цементита.
 
Эвтектический чугун ( 4,3% С ) при температуре ниже +727 °С состоит только из ледебурита (перлит + цементит).
 
Заэвтектический чугун, содержащий 4,3 ... 6,67 % С, при температуре ниже +727 °С состоят из первичного цементита и ледебурита (перлит + цементит).
 
На практике наибольшее распространение получили доэвтектические чугуны, содержащие 2,4 ... 3,8% С углерода. Нижнее значение содержания углерода в чугуне определяется его технологическими свойствами при литье - обеспечение хорошейжидкотекучести. Жидкотекучесть - это способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять полость формы, точно воспроизводить очертания и размеры отливки. 
Повышенное содержание углерода в чугуне выше 3,8% С приводит к резкому возрастанию твердости и хрупкости. Жидкотекучесть определяется по спиральной пробе, а ее величина по длине заполнения части спирали. Усадка - сокращение линейных и обьемных размеров металла, залитого в форму при его кристаллизации и охлаждении.

Химический состав серого чугуна ГОСТ 1412-85

Химический состав серых чугунов ГОСТ 1412-85 : Si кремний 1,8-2,2 %; Mn марганец 0,6-0,8 %; Cуглерод 3,3-3,6 %; S сера не более 0,15%; P фосфор до 0,2. 
Средний химический состав серого чугуна СЧ 15 ГОСТ 1412-95 : C углерод 3,6%; Si кремний 2,2%;Mn марганец 0,6%; S сера не более 0,15%; P фосфор не более 0,2%
Средний химический состав серого чугуна СЧ 18 ГОСТ 1412-95 : C углерод 3,5%; Si кремний 2,1%;Mn марганец 0,6%; S сера не более 0,15%; P фосфор не более 0,2%
Средний химический состав серого чугуна СЧ 25 ГОСТ 1412-95 : C углерод 3,3%; Si кремний 2,1%;Mn марганец 0,8%; S сера не более 0,15%; P фосфор не более 0,2%
Механические свойства серых чугунов ГОСТ 1412-85:
предел прочности (временное сопротивление разрыву) σ в 
СЧ 15 > 147 Мпа; СЧ 18 > 176 Мпа; СЧ 25 > 245 Мпа. 
Поверхностная твердость СЧ 15 - 163 ... 229 НВ; СЧ 18 - 170 ... 229 НВ; СЧ 25 - 180 ... 250 НВ; 

Данная отливка выполняется из сплава СЧ25 по ГОСТ 1412-85 Условное обозначение марки включает буквы СЧ - серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления при растяжении в МПа×10-1.

  1.  Выбор баз механической обработки

На чертеже детали должны присутствовать базы черновой обработки.

Без нее припуски на механическую обработку по ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989г.) назначить нельзя.

На чертеже детали буквами помечаем поверхности, на которые необходимо назначить припуски на обработку. В нашем случае это поверхности А и В. Базы механической обработки следует определять отдельно для плоских поверхностей и для поверхностей вращения.

Определение баз механической обработки плоски поверхностей (в нашем случае поверхностей А, В) выполняем в следующем порядке:

Во –первых, на чертеже детали  находим конструкторскую базу (для плоских поверхностей). Конструкторская база – поверхность, относительно которой изделие базируется в узле.

Признаки конструкторской базы: данная поверхность на чертеже детали координирована с другими поверхностями большим числом размерных связей.

Во- вторых, определяем поверхность, которую можно использовать в качестве черновой базы для назначения припуска на поверхность,  обозначенную конструкторской базой. (Выбор поверхности проводим из числа поверхностей, координированных с конструкторской базой размерными связями в порядке возрастания номинальных размеров.)

В- третьих, принимаем в качестве базы механической обработки конструкторскую базу.

  1.  Определение общих припусков на механическую обработку поверхности отливок

Припуски на механическую обработку -  слой материала, подвергаемый снятию с заготовки при механической обработке. Припуск назначается в целях обеспечения точности действительных размеров, а также заданного качества поверхностного слоя обработанной детали.Величина припуска для элементарной поверхности детали может быть назначена на основе расчета аналитическим методом или определена по ГОСТам.

Величина припуска на механическую обработку зависит от способа литья, типа металла и сплава, от допусков размеров отливок и номинального размера.Величину припусков не механическую обработку отливок устанавливают по ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989 г.)

         В зависимости от способа литья, наибольшего габаритного размера отливки и типасплава устанавливается класс точности размеров и ряд припусков.           

        В зависимости от номинальных размеров отливки и класса точности устанавливаются допуски размеров отливки. Допуски размеров элементов отливки, образованных двумя полуформами и перпендикулярными к плоскости разъема, следует устанавливать соответствующими классу точности размеров отливки. Допуски размеров элементов, образованных одной честью формы или одним стержнем, устанавливают на 1-2 класса точнее. Допуски размеров элементов, образованных тремя и более частями формы, несколькими стержнями или подвижными элементами формы, а также толщины стенок, ребер и фланцев, устанавливают  на 1-2 классе грубее.

          Припуски на механическую обработку (не сторону) в зависимости от допусков размеров отливок назначают дифференцированно для каждого элемента отливки.

Назначение точностных параметров отливки и соответствующих им допусков и припусков следует проводить в следующем порядке:

  1.  По ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989 г.) (см. в стандарте прил.1 табл.9) для заданного технологического процесса, габаритного размера 800 мм и сплава СЧ25, подвергаемого термической обработке, находим интервал классов точности размеров КР 9-13. Согласно примечанию принимаем КР 12.
  2.  По ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989 г.) (см. в стандарте прил.1 табл.10) находим степень коробления элементов отливки. При определении степени коробления внутреннего цилиндра за высоту принимаем диаметр D= 280 мм, за длину L= 800мм. Тогда D/L = 280/800= 0,35 с учетом разовой формы и термической обработки отливки попадаем в интервал стандарта 4-7. В соответствии с примечанием принимаем СК 8.
  3.  По ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989 г.) (см. в стандарте прил.1 табл.11) для заданного технологического процесса, габаритного размера 800 мм и материала СЧ25 находим интервал степеней точности поверхности 13-19. С учетом примечания принимаем СП 15.
  4.  По ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989 г.) (см. в стандарте прил.1 табл.13) для заданного технологического процесса, номинальной массы 440 кг и материала СЧ25 находим интервал классов точности массы, равный 8-15. С учетом примечания принимаем КМ 13.
  5.  Допуск смещения отливки определяем для наименьшей толщины стенки в плоскости разъема по классу точности размеров отливки, т.е КР 12. В нашем случае h= 35мм; по таблице 1 из ГОСТ 26645-85 для КР 12 и h=35 мм находим Тсм = см5,0 мм.   

Найдены основные параметры точности отливки ступицы заднего колеса: класс точности размеров КР 12, степень коробления СК 8, степень точности поверхности СП 15, точность массы КМ 13 и допуск смещения Тсм= см5,0. В соответствии с ГОСТ 26645-85 необходима соответствующая запись ТУ отливки. Точность отливки: 12 – 8 – 15 – 13 см5,0мм, ГОСТ 26645-85.

  1.  Для обрабатываемых поверхностей необходимо определить ряд припусков РП. По таблице 1П находим для степени точности поверхности СП 15 интервал ряда припусков 6-9. С учетом примечания принимаем РП 7.
  2.  Определение припусков ведем для двух обрабатываемых поверхностей: A, B, заполняя таблицу 1.    

Таблица 1

Параметры

Значение параметра для обрабатываемой поверхности

1

А

В

Номинальный размер Nн от базы до обрабатываемой поверхности, мм

800

800

Вид размера ВР

2

2

Класс точности размеров КР

12

12

Допуск размера отливок То

10

10

Номинальный р-р*1 нормируемого участка N0н.уповерхности обрабатываемой

480

800

Номинальный р-р нормируемого участка базовой Nбн.у поверхности*

800

480

Степень коробления отливки СК

8

8

Допуск формы и расположения поверхностей отливки ТФбаз

2,4

4

Допуск формы расположения базовой поверхности отливки ТФбаз

4

2,4

Допуск смещения Тсм

-

Номинальный р- р NDотверстия D

-

Вид размера ВР

-

Класс точности размеров КР

-

Допуск ТDноминального размера D

-

Допуск позиционный Тпоз= ТD/ 2

-

Общий допуск То.общ*

10

Механическая обработка

а*3

Общий допуск при назначении припуска

5

Общий припуск на обработку Zобщ.

Чистовая

11,5

6,3

1.4 Минимальная толщина стенки

Таблица 2

Минимальная толщина стенки отливок приизготовлении

в песчано-глинистых формах.

Сплавы

Масса отливок ,кг

Протяженность стенки, мм

Минимальная толщина стенки, мм, с учетом классов точности размеров отливки (КРо)

5-7

8-10

11т-16

СЧ21- СЧ35

ВЧ35- ВЧ50

До 1,0

свыше 1,0 до 50

Свыше 50 до 100

Свыше 100 до 500

До 100

100-250

250-630

630-1600

3,5

6,0

7,0

9,0

5,0

7,0

9,0

11,0

6,0

9,0

11,0

13,0

Для оценки толщины стенки учитывают следующее: вид сплава, массу, протяженность стенки отливки м класс точности ее размеров изготовления. Влияние вида сплава и протяженности стенки отливки определяется величиной жидкотекучести. Влияние массы отливки на толщину стенки приведена ниже. Влияние класса точности размеров на минимальную толщину стенки приведем пример из практики, согласно которому попытки изготовления отливки блока цилиндров автомобильного двигателя из высокопрочного чугуна взамен серого с меньшей, чем 3-5 мм, стенки окончились неудачей именно из-за невозможности обеспечить точность более тонкой стенки.

СЧ25 при массе отливки 440кг минимальная толщина стенки с учетом класса точности размеров отливки (КРо 8-10)=13,0 мм.(«Критическая» толщина стенки для песчано- глинистых форм, для чугунных отливок составляет 3-5 мм. Название «критическая» означает наименьшую минимальную толщину стенок с учетом «средних» технологических характеристик : температуры заливки, влажности смеси и т.п. Критическая толщина стенки также является некоторой статистическои величиной из производственных донных. Использовать эту величину можно, но с учетом того, что меньшую толщину стенки получить практически нельзя. )При изготовлении данной детали проблем не возникает, все стенки не менее  8 мм.

1.5 Радиусы сопряжений стенок

Плавность перехода от тонких к толстым сечениям, правильное сопряжение и достаточная величина радиусов обеспечивают получение отливок без литейных дефектов (усадочных раковин, пористости, трещин, ужимин и т.д.). Малый радиус приводит к напряжениям (трещинам), ужиминам в отливках, большой — к увеличению массы отливки, усадочным дефектам в отливках (увеличению теплового узла).

Важно при конструировании литой детали осуществить правильное сопряжение стенок отливки. Малый радиус приводит к напряжениям (трещинам), ужиминам в отливках, большой – к увеличению массы отливки, усадочным дефектам в отливках (увеличению теплового узла).

      Сопряжения стенок, различающихся по толщине менее чем в 2 раза, выполняются посредством радиуса сопряжения Rс . Радиус сопряжения Rс  можно определить по уравнению:

Где

  1.  h1= 60

h2= 200

Выбираем табличное значение 12

  1.  h1= 35

h2= 100

Выбираем табличное значение 10

  1.  h1= 30

h2= 50

                                      Выбираем табличное значение 10

  1.  h1= 35

h2= 145

                                      Выбираем табличное значение 10

Таблица 3

Радиусы сопряжений Rcстенок отливки

(h1+h2)/2, мм

Класс дефект-

ности

отливки

Величина Rcмм, в зависимости

От угла сопряжения α,*

До 50

Свыше 50 до 75

Свыше 75 до 105

Свыше105 до 135

Свыше 135 до 165

Свыше 165

1

2

3

4

5

6

7

8

Свыше 50

1

10,0

12,0

14,0

14,0

16,0

18,0

2

12,0

14,0

16,0

16,0

18,0

20,0

3

14,0

16,0

18,0

18,0

20,0

22,0

Рис.1 Радиус сопряжения отливки.

1.6 Литейные радиусы

На качество литой детали большое влияние оказывает правильный выбор радиусов закруглений (галтелей) в местах переходов от одних сечений к другим.  

Литейный радиус предусматривается в углах стенок отливки.  Установлено, что слишком малый литейный радиус приводит к подрыву формы (стержня), отбелу кромок и появлению холодных трещин в чугунных отливках, чрезмерно большой – к появлению усадочной рыхлости.

Величина литейного радиуса выбирается в зависимости от толщины стенки отливки. Толщина стенки Н определяется из чертежа детали как наименьшая из сторон, формирующих угол отливки. Если h1 меньше h2, то для определения литейного радиуса R по таблице 3 следует принять H=h2.

В реальных отливках на литейный радиус, кроме толщины стенки, влияют склонность к подрыву и трещинам песчано- глинистых форм и стержней при их выеме и склонность к образованию отбела и холодных трещин в чугунных отливках. Эти факторы оцениваются тремя классами, которые названы «классами дефектности»: 1, 2 и 3-й классы дефектности отливок характеризуют соответственно низкую, среднюю и высокую склонность отливок к названным дефектам.

Если угол детали образуется обрабатываемыми поверхностями, то после нанесения припусков Z1 и Z2литейный радиус в отливке может быть определен из соотношения:

R=(Z1+ Z2)/2

Если угол детали образуется обрабатываемой и необрабатываемой поверхностями чугунной детали, то литейный радиус принят равным Z- припуску на обрабатываемую поверхность: R=Z.

     Для отливок из серого чугуна по ГОСТ рекомендуются следующие радиусы закруглений: 1, 2, 3, 5, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40 мм, при этом радиусы выбирают в пределах 1/5 1/3 среднего арифметического от толщины сопрягаемых стенок.

  1.  R=Z= 6,3
  2.  (30+ 100)/2=65                        Принимаем R=5 (табл.3)
  3.  (30+ 100)/2= 65                       Принимаем R =5 (табл.3)
  4.  (30+ 145)/2= 87,5                    Принимаем R =5 (табл.3)
  5.  (60+ 100)/2= 65                       Принимаем R =5 (табл.3)
  6.  R=Z =11,5

Рис.2 Эскиз отливки.

Таблица 4

Данные к определению литейного радиуса R

1.7 Формовочные уклоны

Формовочные (литейные) уклоны предусматриваются на моделях, в стержневых ящиках, в металлических формах для обеспечения излечения соответственно модели из формы, стержня из стержневого ящика и отливки из металлической формы.

Уклоны выполняют в направлении извлечения модели из формы. При назначении формовочных уклонов используется ГОСТ 3212-92 «Комплекты модельные. Уклоны формовочные. Стержневые знаки. Допуски размеров», согласно которому существуют 3 типа уклонов:

Тип 1 назначается на обрабатываемые поверхности детали сверх припуска на обработку Z (за счет увеличения размеров и массы отливки).

Тип 2 назначается на необрабатываемые поверхности отливки, не сопрягаемые по контуру с другими деталями, за счет частичного увеличения (знак «+») и уменьшения (знак «-») размеров отливки.

Тип 3 назначается на необрабатываемые поверхности отливки, сопрягаемые по контуру с другими деталями, за счет уменьшения размеров детали и ее массы.

Величина формовочного уклона зависит от высоты (h1, h2, H) формообразующей поверхности: чем меньше высоты, тем больше уклон. Для сырой формовки это связано с тем, что поверхностные слои формы более подвержены подрыву, чем глубинные.

Правильно выбранные тип и величина уклона обеспечивают наиболее рациональные значения толщины стенки отливки и ее массы. На величину литейного уклона влияют следующие факторы:

- материал и чистота поверхности модели (стержневого ящика);

- вид поверхности: внутренняя или внешняя;

- наличие антифрикционных смазок;

- технологические свойства формовочных смесей.

          Формовочные уклоны в зависимости от требований, предъявляемых к поверхности отливки, следует выполнять:

       1) на обрабатываемых поверхностях отливки сверх припуска на механическую обработку за счет увеличения размеров отливки; на необрабатываемых поверхностях отливки, не сопрягаемой с другими отливке-ми, за счет увеличения иуменьшения размеров отливки;

       2) на необрабатываемых поверхностях отливки, сопрягаемой по контуру с другой отливкой, за счет уменьшения или увеличения размеров отливки в зависимости от плоскости сопряжения.

Формовочные уклоны назначаются по ГОСТ 3212-92 в зависимости от высоты основной формообразующей поверхности.

Таблица 5

Литейные (формовочные) уклоны модельного комплекта.

По расчетам все уклоны получились менее 1°:

  1.  0°11’/ 0.30
  2.  0°11’/ 0.30
  3.  0°11’/ 0.30
  4.  0°14’/ 0.25
  5.  0°14’/ 0.25
  6.  0°11’/ 0.30

В следствии чего принимаем уклоны = 5° (для лучшей их видимости).

1.8 Минимальный диаметр литого отверстия

Возможность получения литого отверстия в отливках связана прежде всего со спекаемостью стержня, а также с возможностями протяжки сырых «болванов». Под минимальным диаметром литого отверстия далее понимается отверстие, которое может быть выполнено с применением стержня.

Диаметр литого обрабатываемого отверстия определяется после назначения припуска на механическую обработку.

Минимальный диаметр литого отверстия определяется, как правило, толщиной стенки отливки и глубиной (высотой) отверстия.

Таблица 6

Минимальный диаметр литого отверстия для чугунных отливок.

В нашем случае отливка имеем минимальное отверстие диаметром 280 мм высотой 800 мм при толщине стенки 35 мм, что позволяет нам получить его литьем.

1.9 Оценка конструкционной технологичности литых деталей

Одним из показателей технологичности литой детали является ее конструкционная сложность. При этом технологичным считается изделие, которое является простым и экономичным по таким показателям, как изготовление модельно-стержневой оснастки и изготовление литейной формы, а также по очистным и зачистным операциям.

В нашем случае конструкция детали повышенной сложности, масса и габариты отливки  большие, отливка симметричная, поэтому в ее конструирование и изготовление сложностей не возникает. Внутренняя часть изготавливается с помощью стержня,  имеется хороший выход для знаковых частей и стержень хорошо фиксируется в форме.

Рис.3

Для получения более качественной отливки наиболее рациональным положением отливки в форме будет такое как показано на рисунке 3г или 3г’. Вариант расположения отливки предпочтителен также с точки зрения удобства формовки и сборки формы. А также легко устанавливается стержень и имеется возможность его надёжного крепления.

1.10 Точность отливки

В соответствии с ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989 г.) точность отливки определяется следующими пятью показателями: точности размеров, степенью коробления (пространственными отклонениями), степенью точности поверхности, классом точности массы и смещением по плоскости разъема.

  1.   По ГОСТ 26645-85 (изм. №1, 1989 г.) для заданного технологического процесса, габаритного размера 800 мм и сплава СЧ25, не подвергаемого термической обработке, находим интервал классов точности размеров КР 8-13. Согласно примечанию принимаем КР 12.
  2.  По ГОСТ 26645-85находим степень коробления элементов отливки.В соответствии с примечанием к таблице стандарта ГОСТ 26645-85 принимаем СК 8.
  3.   По ГОСТ 26645-85 для заданного технологического процесса, габаритного размера 800 мм и материала СЧ25 находим интервал степеней точности поверхности. Принимаем СП 15.
  4.   По ГОСТ 26645-85 для заданного технологического процесса, номинальной массы 440 кг и материала СЧ25 находим интервал классов точности массы. Принимаем КМ 13.
  5.  По ГОСТ 26645-85 допуск смещения отливки определяем для наименьшей толщины стенки в плоскости разъема по классу точности размеров отливки, т.е. КР12. В моем случаеТсм= см5,0 мм.
  6.  По ГОСТ 26645-85 определяем припуск, который равен 7.

      Таким образом, найдены основные параметры точности отливки:

Класс точности =12

Степень коробления =8

Степень точности поверхности =15

Класс точности массы =13

Допуск на смещение = см5,0

Припуск =7

                   12 – 8 – 15 – 13 - см5,0 – 7        по ГОСТ 26645-85.

      При приеме заказа на изготовление отливки технолог должен оценить возможности цеха для обеспечения указанной на чертеже точности отливки.

1.11 Шероховатость литой поверхности

В технических условиях на отливки из промышленных сплавов обычно указываются значения шероховатости поверхности отливок. Для отливок из серого чугуна в ГОСТ1412-80  указывается, что шероховатость поверхности отливки после очистки в галтовочных барабанах не должна превышать Rz=250 мкм, а шероховатость отливок, изготовленных на обычных формовочных машинах, до очистки равна не более Rz=500 мкм.

Зная возможность производства отливок по шероховатости и сравнивая их с заданной шероховатостью на чертеже отливки, технолог определяет, что заданная шероховатость может быть обеспечена. В некоторых случаях для достижения требуемого качества поверхности форму окрашивают и высушивают. Требования по шероховатости поверхности отливок оговариваются в нормативной документации на отливки.

1.12  Герметичность отливок

Большинство машиностроительных отливок из чугуна не проверяют на герметичность, но при отработке технологии отливку разрезают, особенно по местам скопления металла (т.е по тепловым узлам). В следующем контроль герметичности не проводится.

К стальным отливкам и отливкам их цветных сплавов и некоторым отливкам из чугунов (радиаторы, блоки, гильзы цилиндров) часто предъявляют повышенные требования по герметичности и недопустимости раковин и пористости в них. При этом в производстве необходима организация испытаний водой или воздухом на герметичность, а при более жестких требованиях контроль должен выполняться на рентгеновских установках для просвечивания отливок и определения балла по пористости. На производстве должны обеспечиваться плавка и заливка в форму в вакууме или заливка в автоклаве для предотвращения образования газовой пористости. Необходимо обеспечение направленного затвердевания и создания давления для питания отливки с целью предотвращения образования усадочных дефектов. Отливки из серого чугуна, работающие при высоком давлении (более 1 МПа), должны проверяться также на графитную пористость, которая может развиваться в структуре чугуна между пластинками графита и металлической матрицей.

2. Проектирование технологического процесса изготовления отливок

Рекомендации:

  1.  Опока max использована
  2.  Расстояние от модели до стенки опоки зависит от высоты модели и колеблется от 35 (мелкие отливки) до 150 (крупные отливки)
  3.  Опока литейная, цельнолитая, стальная ГОСТ 14982-69
  4.  Выбор ГОСТа для опоки (в моем случае используется ГОСТ 14985-69*. Размер в свету: длиной 1200;1400 мм, шириной 900, 1000мм, высотой от 200 до 400 мм).
  5.  Выбор машины (в моем случае используется поворотная машина ВПФ 2,5 (выбор производится по Справочнику литейного оборудования. Сафронов)).

Переходим к рассмотрению вопросов о проектировании технологического процесса изготовления отливок в песчано- глинистые формы.

Чертеж отливки. Чертеж отливки с технологическими требованиями должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки отливки. Чертеж  выполняется согласно ГОСТ3.1125-88. В единичном и мелкосерийном производствах обычно пользуются чертежом детали, на который наносят технологию литейной формы. Чертеж отливки в этом случае не разрабатываются. По ГОСТ 3.1125-88 допускается также выполнить чертеж отливки на копии чертежа детали.

Чертеж технологии литейной формы. Разрабатывается чертеж с элементами литниковой системы или схема технологической проработки без элементов литниковой системы. Чертеж выполняется согласно ГОСТ 3.1125-88.

Чертежи модельных комплектов. В единичном и мелкосерийном производстве модельно – стержневую оснастку изготовляют по чертежу детали с нанесенной технологией.

Чертежи модельных комплектов выполняются только в массовом производстве и включает в себя: для опочной формовки – модельные плиты с моделями и элементами и элементами литниковой системы низа, верха (в нашем случае верха); для безопочной формовки – модельные плиты с элементами литниковой системы для прессовой и поворотной плит (например, АФЛ типа «DISA»).

2.1 Проектирование технологии литейной формы

Разработка технологии литейной формы проводится согласно ГОСТ 3.1125-88. На знаковых частях стержней указывают зазоры, а также охранные пояски, которые определяют по ГОСТ 3112-92.

Существуют упрощенная схема технологии литейной формы (без элементов литниковой системы и размещения отливок) и подробная схема технологии формы (чертеж литейной формы).

2.2 Конструирование и расчет размеров знаков стержней для опочной формовки

 Конструирование знаков стержней проводят в соответствии с ГОСТ 3212-92 «Комплекты модельные. Уклоны формовочные. Стержневые знаки. Допуски размеров».

Литейными стержнями называют элементы литейной формы, изготавливаемые отдельно от полуформ по специальной оснастке и предназначенные для получения в отливке отверстий и полостей, которые не могут быть получены от модели. Стержни, как правило, ставят в форму после сушки, чтобы увеличить их прочность и уменьшить газотворность.

Стержневые знаки служат для обеспечения правильного и надежного фиксирования стержня в форме и удаления из него газов во время заливки.

При изготовлении отливки данной детали используем два стержня:

Основные размеры стержня: L = 1100 мм,  D=800 мм.

Длина горизонтального знака из [4, с.111, табл.2.12] равна 160 и 140 мм.

Формовочные уклоны на знаковой формообразующей поверхности:

a = 10°, b = 10° [4, с.112, табл.2.13].

Значения зазоров S1, S2 и S3 [4, с.113, табл.2.14]:

Для знака 160мм:

S1 = 2,5 мм, S2 = 2,0 мм, S3 = 3,0-6,0 мм

Для знака 140мм:

S1 = 2,5 мм, S2 = 2,0 мм, S3 = 3,0-6,0 мм

Рис. 4.Стержень.

2.3 Обоснование положения отливки в форме и выбор плоскости разъема

Выбор положения отливки в форме и определение плоскости разъема являемся важными и взаимоувязанными операциями. Основной задачей при выборе положения отливки во время заливки, заключается в получении наиболее ответственных ее поверхностей без литейных дефектов. При выборе положения отливки в форме руководствуемся следующими рекомендациями:

- оливку в литейной форме следует располагать таким образом, чтобы ее наибольший габаритный размер находился в плоскости разъема. При это важно соблюдать правило, согласно которому суммарная высота опок должна быть минимальной. Иногда для выполнения этого правила и уменьшения суммарной высоты опок в некоторых случаях разъем делается ступенчатым.

- отливки, требующие установку прибыли в форме располагают так, чтобы массивные части или тепловые узлы находились в плоскости разъема или в верхней ее части.

- у отливок, не требующих установки прибыли, массивные части отливки следует располагать в нижней части формы для возможной установки холодильника.

- отливку следует размещать в форме так, чтобы для выполнения плоскостей использовался один стержень на две отливки.

- для устранения образования газовых раковин положение отливки в форме должно обеспечивать верхний отвод газов из стержней.

При выборе плоскости разъема необходимо руководствоваться определенными правилами:

- всю отливку по возможности располагать в оной полуформе для повышения геометрической точности и точности размеров.

- при формировании плоскостей отливки вместо стержней следует использовать болваны.

- болваны требует располагать в нижней полуформе, так как при этом усилия отрыва болвана при съеме модели уменьшаются на величину его веса.

- разъем предпочтительней выполнять плоским или отдельные поверхности фигурного разъема должны быть плоскими для облегчения изготовления модельного комплекта.

- разъем должен обеспечивать удобство установки стержней в нижней полуформе.

- база черновой механической обработки и большинство обрабатываемых поверхностей должны находиться в одной полуформе.

- протяженность заливов по плоскости разъема должна быть наименьшей, а их зачистка- удобной.

При выбранной плоскости разъема отливки модель должна свободно извлекаться из форм.

Направление разъема показывают сплошной основной линией, перпендикулярной плоскости разъема и ограниченной стрелками, около которых ставят буквы «В» (верх) и «Н» (низ). Если отливка формируется в горизонтальном положении, а заливается в вертикальном, то буквы «В» и «Н» у стрелок не ставят. При этом на чертеже проводят еще одну основную линию со стрелками, параллельную положению формы при заливке, и у этой линии ставят буквы «В» и «Н».для обозначения плоскости разъема стержней используют знак стрелок, кроме того указывается направление набивки смесей и выхода газов (ВГ).

Рис.5

2.4 Выбор размера опоки

При габаритном размере отливки 800 мм выбираем опоку 1200х1000,  этого достаточно чтобы соблюсти минимальное расстояние от  стенки формы до отливки. Выбираем высоту опоки верха:600мм, низа: 500мм (так как нав данной конструкции предусмотрены ребра жесткости, которые помогают предотвратить обвал).

Расстояние между отливкой и отдельными элементами формы

Длина опоки:

Lо = Lм + 2*c + dст ,  

где Lм – длина модели, Lм = 1100 мм;

с – расстояние между моделью и стенкой опоки, с = 250 мм;

Lо =1100+2*250=1600 мм

По ГОСТ 14985-69*  длина опоки Lo = 1600 мм

Ширина опоки:

Bo = Bм + 2*c,                                                     

где Вм – ширина модели, Bм = 800 мм;

с – расстояние между моделью и стенкой опоки, с = 200 мм;

Bo = 800 + 2*200 = 1200 мм.    

По ГОСТ 14985-69*  ширина опоки Bo = 1200 мм

Рис.6

При размещении отливок в форму 1200х1600 с учетом всех необходимых расстояний получаем, что возможное поместить только одну отливку.

Высота нижней опоки:

Hн.о. = hм.н. + b ,                                              

где hм.н. – высота модели низа, hм.н.= 400 мм;

b – расстояние между низом модели и низом формы, b=100 мм.                   Hн.о. = 400 + 100 = 500 мм.                      

По ГОСТ 14985-69* с учетом металлостатического напора высота нижней опоки Нн.о. = 500 мм.

Высота верхней опоки:

Hв.о. = hм.в. + a,                                              

где hм.в. – высота модели верха, hм.в.=400 мм;

b – расстояние между верхом модели и верхом формы, b = 200 мм.

Hв.о. = 400 + 200 = 600 мм.                      

По ГОСТ 14985-69*  высота верхней опоки Hв.о. = 600 мм.

Длина питателя для данной опокиmax короткая 30-50мм – нижняя полуформа. Расстояние от верхней части опоки до шлакоуловителя составляет 950мм – вверху (для лучшего удержания шлака). Шлакоуловитель любой формы.

2.5  Расчет литниково-питающей системы

Расчет массы отливки: mдетали + mприпусков + mуклонов = mотливки

mотливки = 440 + 1 = 441

Преобладающая толщина стенки отливки: Ϭотливки = 55

Ʈзаливки= S1ϬY = 2  55∙441  = 57,9

Vзаливки = m/Ʈ = 441/57.9 = 7,6

Закрытая литниково- питающая система

ƩFпитателей: ƩFшлакоуловителя Fстояка

1,4: 1,2: 1,0

ƩFпитателя = Ϭзаливки/μƮ0,31 Hp

Hp- металлостатический напор

μ- коэффициент расхода

ƩFпитателя= 551,25/ 0,42∙72,91∙0,31  50= 8,21 см2

Нр= Нопоки- с/8= 60- 80/8 = 50

Ширина питателя : 21

8,21∙1,4 = 11,5 = ƩFстояка

Dстояка= SП/4  = 11,5∙3,14/4 = 3.83

Размеры литейной чаши.

2.6 Тип и материал опок

Формы в литейном производстве изготовляют в основном в опоках. Опоками называют жесткие рамки (прямоугольные, квадратные, круглые, фасонные) из чугуна, стали, алюминиевых сплавов, предохраняющие песчаную форму от разрушения во время ее сборки, транспортировки и заливки. Опоки изготовляют из чугуна марок СЧ 15-32, СЧ 18-36 и стали марок 20Л, 25Л и 30Л, в моем случае СЧ 25. Наиболее совершенными считают литые и сварные стальные опоки, так как они прочнее чугунных.

Обычно форму изготовляют в двух опоках - верхней и нижней. Поверхности опок, которые обращены друг к другу при сборке (плоскости разъема), строгают, а иногда шлифуют для того, чтобы обеспечить плотность прилегания полуформ.

Для транспортировки и перевертывания опок в процессе формовки (на малых опоках) предусмотрены ручки, на больших (крановых) - цапфы. В стенках опоки делают вентиляционные отверстия для выхода газов, образующихся при заливке формы. Формовочная смесь в опоках больших размеров удерживается ребрами-крестовинами (шпонами).

Отливка «Котел» выполнена из чугуна марки СЧ25, следовательно, опоку выбираем чугунную той же марки СЧ25. Опока прямоугольная литейная цельнолитая чугунная размерами в свету: длиной 1200 мм, шириной 1000 мм, высотой 1100 мм (но исходя из больших габаритов отливки опоку увеличиваем). Верхняя и нижняя опока разные. Верхняя опока высотой 600 мм, нижняя опока высотой 500 мм.

На опоках предусмотрены:

Ручки [ ГОСТ 14985-69 (4 шт.)];

Цапфы [ГОСТ 15020-59 (2 шт.)];

Штыри [штырь центрирующий 0290-0101 ГОСТ 22965-78 (1 шт) и штырь направляющий 0290-0102 ГОСТ 22965-78(1шт)]

Втулки [Втулка центрирующая 0290-1052 ГОСТ 15019-69 (1 шт) и втулка направляющая 0290-1252 ГОСТ 15019-69 для опок(1шт)]

Центрирующая втулка

Направляющая втулка

Штыри [ГОСТ            (2 шт.)]

Крепежные лапки [ГОСТ 14985-69 (2 шт.)]

2.7 Обоснование способа формовки

Способ формовки выбираем встряхивание с допрессовкой, так при чистом встряхивании хорошо уплотняются слои смеси со стороны лада в то время как смесь со стороны контрлада практически не уплотняется. При чистом прессовании все происходит наоборот, смесь со стороны контрлада намного лучше уплотняется чем со стороны лада.

Формовка – это этап всего технологического цикла изготовления отливок, который в значительной мере определяет их качество. Процесс формовки заключается в следующем:

- уплотнение смеси, позволяющий получить точный отпечаток модели в форме и придать ей необходимую прочность в сочетании с податливостью, газопроницаемостью и другими свойствами;

- устройство в форме вентиляционных каналов, облегчающих выход из

полости формы образующихся при заливке газов;

- извлечение модели из формы;

- отделку и сборку формы, включая установку стержней.

В зависимости от размеров, массы и толщины стенки отливки, а также марки литейного сплава его заливают в сырые, сухие и химические твердеющие формы.

Литейные формы изготавливают вручную, на формовочных машинах,

полуавтоматических и автоматических линиях.

Так как данная отливка имеет вес менее 500 кг, то отливку будем заливать по-сырому [4, с.85]. Заливка по-сырому является более технологичной, так как отпадает необходимость в сушке форм, что значительно ускоряет технологический процесс.

В условиях серийного производства можно использовать как ручную, так как и машинную формовку. Для изготовления данной отливки применим машинную формовку. Машинная формовка позволяет механизировать две основные операции формовки (уплотнение смеси, удаление модели из формы) и некоторые вспомогательные (устройство литниковых каналов, поворот опок и т.д.).

процесс изготовления разовых литейных форм. Это трудоемкий и ответственный

2.8 Выбор формовочной машины

При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает точность размеров отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего и улучшается санитарно-гигиенические условия в цехе, уменьшатся брак.

В качестве формовочной машины применим машину поворотную встряхивающую ВПФ2,5(«Справочник по литейному оборудованию». Сафронов.).

Машины формовочные встряхивающие ВВФ 2,5 и ВПФ 2,5 предназначены для формовки верхних (ВВФ 2,5) и нижних (ВПФ 2,5) полуформ в условиях единичного и серийного производства. Они могут быть использованы и для формовки стержней. Машины конструктивно в значительной степени унифицированы: ВВФ 2,5 - только встряхивающая, ВПФ 2,5 - встряхивающая с поворотом полуформы.

Машина ВПФ 2,5. Встряхивающий механизм и цилиндры вытяжки полностью унифицированы с машиной ВВФ 2,5. Механизм поворота цепной. Для уборки перекантованной полуформы машина имеет тележку с пневмотолкателем, которая перекатывается по рельсам, имеющимся на станине и продолжающимися на цеховом полу. Опускание полуформы на тележку, протяжка модели осуществляются при включенном фиксаторе, исключающем поворот стола. Приемная тележка имеет нивелирующее устройство, регулирование которого осуществляется с помощью винтов.

Рис. 7.Формовочная машина ВПФ 2,5

  1.  Подвижный конвейер- кристаллизатор; 2- Песок; 3- Бункер; 4- Валок

5- Синтетическая пленка; 6- Рулон; 7- Заливной ковш; 8- Модели литниковой системы

9- Фасонные отливки; 10- Полости; 11,12 – кольцевые модели; 13,14- профили

15- сетчатые фильтры; 16- клапаны; 17- система; 18,26- ролики; 19- рама

20- привод; 21-перегородка между полостями; 22- вакуумные клапаны

23- внешняя вакуум- система; 24- полые перфорированные боковины

25- продольные перегородки

Схема установки ВПФ для получения простых фасонных и непрерывнолитых отливок показана на рис.7 а. установка состоит из подвижного конвейера- кристаллизатора 1, на который насыпают равномерный слой песка 2 из бункера 3. На валок 4 наносят синтетическую пленку 5 из рулона 6, а затем настилают пленку этим валком на слой песка. Над кристаллизатором установлен заливной ковш 7.

Для изготовления простых фасонных отливок на валке 4 (рис. 7,б) монтируют модели литниковой системы 8 и фасонных отливок 9, с помощью которых получают полости 10 (рис.7,а).  Для выполнения непрерывных профилей применяют кольцевые модели 11 и 12, с помощью которых формуют полости с профилями соответственно 13 и 14 (рис.7, г,д). При формовке модель вдавливается в песок вращающимся валком и оставляет на нем пленку 5, остатки которых могут сматывать в рулон в конце облицованного песком участка конвейера (см. рис.7 ,а справа). На волок 4 могут устанавливать модель, подобную сочетанию конструкций моделей (рис.7 б, г), которая дает отпечаток (полость в песке) с изменяемой поверхностью как в продольном, так и в поперечном сечении. То есть, можно лить, например, в полунепрерывном режиме рейку с зубьями разного профиля, и одновременно с рядами как вдоль, так и поперек хода конвейера, и т.п.

Слой песка вакуумируютчерез сетчатые фильтры 15 (рис.7, е), вмонтированные в ленту 1 и имеющие клапаны 16, которые подключают к системе 17 трубопроводов вакуумного сопровождения движущей ленты, после чего песок приобретает прочность, свойственную при ВПФ. Толщина слоя песка от низа полости отливки до фильтра  ленты составляет 0,05….0,15 м. Для облегчения усилия вдавливания модели на участке формовки снижают разрежение и прочность уплотненного песка (по сравнению с участком заливки и охлаждения). Это достигается подключением системы 17 к клапанам 16 таким образом, чтобы ближайший подключенный фильтр ленты находится на расстоянии 0,4….0,8 м от позиции формовки. При движении лента опирается на ролики 18 и может иметь небольшой уклон на понижение в сторону выбивки. После заливки полостей металлом и охлаждения отливки, песок и отливку убирают с кристаллизатора.

Для изготовления полунепрерывных толстостенных профилей может быть использован поворотный механизм (рис.7, ж) в виде рамы 19 с приводом 20, на который установлены два валка с моделями различной конфигурации. При воздействии на песок одного из валков формируют полости, а при извлечении валков из песка и горизонтальном расположении рамы 19 получают перегородку 21 между полостями. В этом случае вместо ленточного транспортера для подвижного кристаллизатора удобнее применить пластинчатый, а пластины такого конвейера можно выполнять с полостями и вакуумными клапанами 21 (рис.7, з) при поочередном подключении этих полостей к внешней вакуум- системе 23. Пластины конвейера могут иметь полые перефорированные боковины 24 и продольные перегородки 25, последние целесообразно монтировать но многоручьевых кристаллизаторах. Транспортируют кристаллизатор по роликам 26.

Для получения отливок в непрерывной вакуумируемой форме, состоящей из двух полуформ, разработана следующая установка, схема которой представлена ниже. Установка состоит из конвейера 1 модельных плит с моделями 2, на которые настилают синтетическую пленку 3 из рулона 4 с помощью устройства 5. Затем на модели 2 насыпают песок 6,на контрлад формы настилают пленку 7 из рулонов 8 валком 9 с одновременной формовкой заливочных воронок 10. Обычно для наложения пленки на модели 2 используют рамочное устройство. В описании показаны пример конструкции 5 рамочного типа с вращающейся рамкой с двусторонними присосками для пленки, выполняя раз за разом оборот на 180°, рамка поочередно настилает на модели одну за другой.

Рис.8

1,14-конвейер; 2,16-модель; 3,7-пленка; 4,8-рулон; 5-устройство; 6-песок; 9-валок

10-заливочные воронки; 11-сегмент; 12-ковш; 13-желоб; 15-приемный бункер

17-перегородка; 18-вакуумные кларана; 19-перфорированные стенки; 20-трубопровод

21-ролики

Нижнюю полуформу собирают из сегментов 11. Для заливки используют ковш 12. После заливки форму плавно помещают в закрытый наклонный желоб 13, где отливку охлаждают и подают на конвейер 14, а песок пересыпают в приемный бункер 15. Для охлаждения песка, удаленного из кристаллизатора, во ФТИМС НАНУ разработаны высокопроизводительные проходные охладители песка в пневмокипящем слое, которое встраивают в поток возврата песка с позиции выбивки на позицию формовки.

Нижнюю часть полуформы из сегментов 11 формуют подобно верхней полуформе с тем лишь отличием, что на модельной плите с моделью 16 установлна перегородка 17, равная высоте полуформы и имеющая при вершине угол α. Для того, чтобы боковые стенки соседних сегментов 11 при сборке стыковались без зазора, при формовке модельную плиту поворачивают на указанный угол α по сравнению с ее расположением в момент протяжки модели из формы.

Как показано на поперечном разрезе (рис.8, б), кристаллизатор имеет продольные боковины с вакуумными клапанами 18 и перфорированными стенками 19 для вакуумирования песка при подключении клапанов 18 к трубопроводам 20 системы вакуумного сопровождения линий ВПФ. Катализатор перемещают по роликам 21. Поскольку на конвейер нет поперечных перегородок, то при использовании соответствующих моделей на данной установке возможна формовка полостей для получения длинномерных отливок в полунепрерывном режиме.

Технические характеристики ВВФ 2,5 ВПФ 2,5

 

ВВФ 2,5

ВПФ 2,5

Размеры опок в свету, мм:

 

Длина

1200

Ширина

1000

Высота опоки, мм

400

Производительность наибольшая цикловая, полуформ/ч

25

Грузоподъемность *, кг

2500

Частота встряхивания, 1/мин

115

Высота встряхивания, мм

40-50

Ход вытяжного цилиндра, мм

400

Масса падающих частей машины, кг

4500

Габаритные размеры, мм:

 

Длина

1240

3490

Ширина

2750

2800

Высота

1772

2115

Масса, кг

8800

10650

* Обеспечивается при давлении сжатого воздуха 0,6 МПа.

2.9 Состав формовочной и стержневой смесей

и их физико-механические свойства

Формовочная смесь :

1) Оборотная формовочная смесь                                          90 – 95%(от массы ЕФС);

2) Свежий кварцевый песок 1К1О202 по ГОСТ 2138-98        3 – 5 % (от массы ЕФС);

3) Связующее – бентонитовая глина П2Т1 по ГОСТ 28177-89       1,5 – 2%;

4) Специальные добавки, которые формируют технологические требования смесей:

уголь гранулированный по ТУ 12-1 – 76                                  0,5%(от массы ЕФС);

крахмалит                                                                     0,015 – 0,05% (от массы ЕФС);

5) Вода (сверх 100%)                                                                                       до влажности 4%;

Для приготовления стержневой смеси используются бегуны типа 15101.

Объем замеса: 0.3 м³

В качестве стержневой используем смесь для стержней в холодной оснастке (ХТС).

Стержневая смесь:

1)Наполнитель – кварцевый песок 1К1О202 по ГОСТ 2138-98                             100%

2)Связующее – Фуритол 127                                                      1.5 -2%(от массы песка)

3)Катализатор – ортофосфорная кислота                         45 – 50 %(от массы связующего)

Физико-механические свойства формовочной смеси:

1. Предел прочности на сжатие сырых  образцов: 0.12 – 0.14 МПа.

2. Прочность сырых образцов  на разрыв не менее 0,12 МПа.

3. Газопроницаемость не менее 90 ед.

4. Уплотняемость 25 – 40% .

5. Содержание влажности  (до необходимой  уплотняемости) 3,2 – 3,8 %.

26

6. Общая глинистая составляющая 11- 14%.

7. Содержание углерода 1,5 – 2,6 %.

8. Концентрация водородных ионов (pH): 9,3 – 10,5.

9. Предел прочности в зоне конденсации влаги не менее 0,015 МПа.

10. Текучесть при статическом уплотнении не ниже 65%.

11. Формуемость  не ниже 75%.

12. Осыпаемость не более 1 %.

Физико-механические свойства стержневой смеси:

Предел прочности на сжатие сырых  образцов – 0,007-0,008 МПа.

Прочность на растяжение в сухом состоянии – 0,8-1,2 МПа.

Влажность – 2,8-3,4 %.

Газопроницаемость в сухом состоянии – не ниже 150 ед.

Порядок приготовления смеси.

1. Приготовление формовочной смеси производится в бегунах мод. 115 ориентировочная производительность одних бегунов 30т смеси в час.

2. Состав замеса формовочной смеси приведен выше.

3. Перед пуском бегунов визуально убедиться  в чистоте чаши бегунов через смотровую дверку, стоя на площадке бегунов;  проверить, закрыты ли отверстия для взятия пробы формовочной смеси и выпуска смеси.

4. Включить бегуны с соблюдением всех требований согласно ИОТ №256. Количество оборотной смеси с кварцевым песком на один замес определяется  объемом дозатора, ориентированного на массу 1400 кг. Дозирование и загрузка осуществляется автоматически.

5. Дозирование сухого песка производится на транспортируемою из – под выбивной решетки оборотную  смесь из расходуемого бункера через шайбу с ориентировочным диаметром  отверстие 26 мм, в расчете на 70 кг. Шибер подачи песка сблокирован с ленточным конвейером  и перекрывает подачу песка при его остановке.

6. Дозирование глинистой составляющей в количестве  21 кг. На один замес осуществляется автоматически с помощью реле времени из расходного бака над бегунами по трубопроводу, обеспечивающему подачу глинистой суспензии  с ориентировочным расходом 0,006 м³ / с  (6  л / с)

7. Дозирование угля гранулированного осуществляется автоматически с помощью объёмного дозатора из расходного бака над бегунами.

8. По аналогии производится дозирования крахмалита в количестве  0,28 кг.

9. Время перемешивания составляющих при работе в автоматическом  режиме определяется с момента прекращения подачи глинистой суспензии до момента открытия разгрузочной дверки  и должно составлять 45 – 50с. Общее время приготовления одного замеса 70 с.

10. Воду добавляют до достижения необходимой влажности 2,8-3,5%.

11. В случае несоответствия влажности формовочной смеси  корректируется доза глинистой суспензии изменением времени дозирования в большую сторону при плохой влажности и в меньшую сторону  при повышенной влажности.

12. Выгрузка готовой формовочной смеси из бегунов осуществляется автоматически на ленточный конвейер ЛК 35 для транспортирования на участок формовки.

13. В процессе работы следить за работой всего смесеприготовительного оборудования и приготовительного участка, их работа должна быть согласованной.

14. В процессе работы осуществлять постоянный визуальный контроль за наличием отработанной смеси в резервном бункере.  

15. В процессе работы строго соблюдать правила техники безопасности.

3.Проектирование модельно – опочной оснастки

3.1 Тип и материал модельных плит

Плиты модельные металлические должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ 20084-74 – ГОСТ 20131-74.

Модельные плиты должны иметь следующие элементы:

  1.  Штыри центрирующие
  2.  Ушки под штыри
  3.  Лапы для крепления плиты к столу машины
  4.  Платики под скрепляющие скобы
  5.  Приливы для откидного штыря, скрепляющего плиту с опокой
  6.  Втулки центрирующие, в том случае, если сборочные штыри закреплены в опоке.

Плиты и рамы для модельных плит должны изготавливаться: чугунные

из чугуна не ниже марки СЧ18- 36 по ГОСТ 1412-70.

Допускается изготовление плит и рам из высокопрочного чугуна по

ГОСТ 7293-70.

Выбранная модельная плита 0280-2022/001 ГОСТ 20088-74

является сборной односторонней, т.к. на ней отдельно укреплены изготовленные модели. Сборные модельные плиты более удобны в изготовлении, так как модели, изготовляемые отдельно от плиты, могут быть легко и точно обработаны с применением станочного оборудования, что сложнее сделать с моделями, расположенными на плите. Исходя из конструкции и степени сложности, модель относится к средней степени сложности. В условиях серийного производства и применении машинной формовки модели выполняются металлическими.

Металлические модели имеют значительный срок службы, чем деревянные, и обеспечивают более высокую точность отливки. Для изготовления моделей сборных плит возможно применение более дорогих материалов – латуни, бронзы и других сплавов, так как при получении их заготовок расход металла будет значительно меньше по сравнению с расходом на монолитные плиты.

Модельная плита образует поверхность разъема формы. Материалами для изготовления модельных плит служат чаще всего серый чугун марок СЧ15-32, СЧ18-36 и СЧ21-40 и реже стали и алюминиевые сплавы. В качестве материала для изготовления модели примем СЧ15 ГОСТ 26358-84 вследствие высокой прочности, обрабатываемости, гладкой поверхности, сравнительно невысокой стоимости. Срок службы при машинной формовке до 100000 формовок.

Рис. 9 Модельная плита с моделями

На рис. 10 показана модельная плита с закрепленной на ней моделью. Для плотного прилегания опоки к плите и плиты к столу формовочной машины нижнюю и верхнюю поверхности модельной плиты тщательно обрабатывают. Плита имеет специальные приливы с отверстиями, в которых крепятся центрирующий и направляющий штыри. Плиты крепятся к столу формовочной машины болтами, при этом головки болтов вставляют в Т-образные пазы стола машины, а сверху навинчивают гайки, которыми прочно притягивают плиту за приливы к столу.

3.2 Элементы центрирования

Для центрирования опок на плитах применяют центрирующие штыри (рис.10) и направляющие штыри (рис.11). Штыри центрирующие и направляющие для модельных плит изготавливают из стали марки 15 по ГОСТ 1050-60.

Втулки центрирующие и направляющие для модельных плит изготавливают из стали марки 15.

Рис.10. Штырь центрирующий для модельных плит

Рис. 11. Штырь направляющий для модельных плит

Рис. 12. Втулка центрирующая 0290-1052 ГОСТ 15019-69 и втулка направляющая 0290-1252 ГОСТ 15019-69 для опок

Спариваемые опоки должны центрироваться в двух диаметрально противоположных точках. Центрирующие отверстия должны располагаться на торцевых стенках.  Центрирование при спаривании опок производится с помощью сборочных штырей (рис.11) через центрирующие и направляющие втулки (рис.12). Центрирующие и направляющие втулки и сборочные штыри должны изготавливаться из цементируемой стали 15 или 45. Твердость втулок должна быть HRC 45-52, а сборочных штырей HRC 40-45.

Основным недостатком при съеме опок с модельной плиты как при машинной, так и при ручной формовке является заклинивание центрирующих штырей во втулках, что вызывает непараллельность опоки и модельной плиты при их разъеме. Заклинивание штырей во втулках приводит к прекращению процесса снятия полуформы с модельной плиты, подъему модельной плиты совместно с полуформой, изгибу штырей, а это ведет к еще большему заклиниванию и большей непараллельности. В результате на рабочем контуре,

оформляющем отливку, появляются обрывы и перекосы, нарушающие

геометрические размеры отливки. Снижается качество литья, увеличиваются трудозатраты на обрубку и зачистку.

3.3 Элементы крепления моделей

         Фиксирование моделей на односторонних модельных плитах показано на рис. 15. Отдельно изготовленные модели крепят к плитам винтами или болтами, т. е. монтируют модели на плитах. Места фиксирования и крепления моделей на модельных плитах должны располагаться преимущественно в углах и знаковых частях моделей, на возможно большем расстоянии друг от друга.

Количество мест крепления определяется конструктивно в зависимости от конфигурации и размеров моделей. Модель «Котел» фиксируем к модельной плите двумя штифтами по краям и, крепим пятью винтами (рис.16).

Рис. 13. Крепление модели к модельной плите

  1.  Конструирование стержневого ящика

Стержневой ящикформообразующее изделие, имеющее рабочую полость для получения в ней литейного стержня нужных размеров и очертаний из стержневой смеси.  Мы выбрали разъемный стержневой ящик с горизонтальной плоскостью разъема с боковым дутьем на пескодувную машину модели 4509А. Стержневой ящик состоит из двух половинок: верхней и нижней. Половинки центрируются с помощью втулки на одной из половинок и соответственно штыря на другой. После окончания формовки половинки рассоединяются, и стержень выкладывают на драйер.

  1.  Выбор стержневой машины

Выбор типа стержневой машины производится в зависимости от массы

стержня и габаритных размеров стержневого ящика. Объем стержня не должен превышать 80% объема рабочего резервуара. После выдува высота слоя смеси над надувной плитой должна быть не ниже 150- 200 мм. Крупные стержни можно изготовить на малых машинах путем поворотных выдувовдо заполнения стержневого ящика смесью. Нерационально изготовлять мелкие стержни на больших машинах, так как при этом снижается производительность машины.

При изготовлении стрежней на пескодувных машинах оптимальное давление составляет 0,5 …0,65 Мпа, а при изготовлении оболочковых стержней из пакированных смесей 0,2 …0,3 Мпа.

Стрежневые смеси, требующие тепловую сушку, изготавливают из песков преимущественно крупнозернистых и среднезернистых, просеянных через сито с ячейками размером в свету 3 …5 мм. Наиболее широко применяются пески марок: 2К0315А, 2К0315Б, 1К02А, 1К02Б, 1К016А, 1К016Б, 1К01А(ГОСТ 2138-58).

В качестве связующих для стержневых смесей наиболее распространены органические материалы: сульфитно- спиртовая бражка, КВС, СБ, СП, П и др.

В качестве противопригарных материалов в стержневые смеси вводятся пылевидный кварц, графит,фосфоритная мука и др.; для увеличения податливости стержней – асбест хривотиловый.

Для снижения прилипаемости в смеси вводят асбесовую крошку, пылевидный кварц, мазут, керосин и другие материалы. Влажность смеси должна быть в пределах 2…3%. С увеличением влажности повышается прилипаемость смеси.Смеси должны иметь прочность на сжатие в сухом состоянии от 0,005 Мпа до 0,02 Мпа, в сухом 0,6- 1,2 Мпа.

У машины с  боковым дутьем  рабочий резервуар периодически заполняется смесью из основного резервуара, а  затем прижимается к стержневому ящику. При вдувании смеси в ящик давление  воздуха распространяется не на весь объем смеси в основном резервуаре, а только  на небольшую её часть, заключенную в рабочем резервуаре. Под действием сжатого воздуха с давлением около 0,6 МПа (6 кгс/см2) песчаная смесь выдувается из пескодувного резервуара (основа механизма пескодувной машины) в технологическую ёмкость (стержневой ящик) и, уплотняясь, образует стержень; воздух выходит через вентиляционные отверстия (рис.18).

Описание:

 4509А, производство: Павлоград. Завод производитель: Украина, Павлоград   

Предназначен для изготовления стержней из термореактивных смесей в нагреваемых стержневых ящиках с горизонтальным разъемом

Технические характеристики

Размеры стержневого ящика, мм                                                     400х300х200

Производительность съемов, час                                                              120-150

Разъем ящика                                                                                 горизонтальный

Расход сжатого воздуха на цикл, м.куб.                                          не более 0,22

Установленная мощность, кВт                                                                        140

Масса машины, кг                                                                                            13000

Габаритные размеры, мм                                                             4095х3440х2996

При пескодувном процессе (рис.18) сжатый воздух, поступая в резервуар 3 пескодувной машины, наполненный стержневой смесью, давит на нее и увлекает смесь через вдувные отверстия 2 плиты 5 в стержневой ящик 6, уплотняя ее силой воздушного потока. Для выхода воздуха из ящика служат специальные щелевые или сетчатые отверстия — венты 1, выполняемые в стенках стержневого ящика (нижняя вентиляция) или в наружном днище 5 резервуара 3 (верхняя вентиляция). При верхней вентиляции установка вент в

стержневом ящике отпадает, что удешевляет его изготовление. Для разрыхления смеси и направления ее к вдувным отверстиям 2 служит механическая мешалка 4. Стержневой ящик прижимается к плите 5 столом 7.

Рис. 14. Схема пескодувного процесса:
1 — венты, 2 — вдувные отверстия, 3 — резервуар, 4 — механическая мешалка, 5 — наружное днище резервуара (плита), 6 — стержневой ящик, 7 — прижимной стол

Недостатком пескодувного способа изготовления стержней является большой расход воздуха, сравнительно слабое уплотнение крупных стержней и необходимость применения стержневых смесей с низкой прочностью во влажном состоянии, что создает опасность повреждения стержней при извлечении и транспортировании.

  1.  Выбор поверхности разъема

При выборе плоскости разъема формы исходят из способа формовки и применяемой оснастки. Способ формовки определяется в  основном характером

производства. Во всех случаях необходимо стремиться использовать машинные способы изготовления форм, а при массовом производстве - автоматические линии.

        В основу выбора плоскости разъема формы берутся следующие положения: удобство формовки (простота выемки модели из формы), минимальное количество отъемных частей и минимальное количество стержней. Основные поверхности отливки должны размещаться в одной полуформе. Во второй полуформе размещаются менее ответственные части отливок. Разъему формы желательно давать плоскую поверхность, а не фигурную.

        Исходя из способа формовки и применяемой оснастки, выбираем горизонтальную плоскость разъема, так как при этом способе обеспечивается удобство формовки, установка стержней и контроль качества сборки форм, а также уменьшается расход формовочной смеси. Горизонтальное положение формы при заливке способствует направленному затвердеванию и минимальному искажению базовых поверхностей.

  1.  Основные составляющие крепления стержней к стержневому ящику

Крепление разъемного алюминиевого ящика откидными болтами

Соединение алюминиевого разъемного ящика штырями олегченными

Ручки литые для стержневых ящиков

4.4 Вентиляция стержневого ящика

При изготовлений стержней на пескодувных машинах вентиляция ящика необходима выхода сжатого воздуха. Она может осуществляться различными способами. Дл этой цели на поверхности разъема ящика делаем специальные щели глубиной 0,15-0,25 мм, через которые выходит воздух, а стержневая смесь задерживается, Аналогичные каналы могут быть сделаны в нижней плите, на которую устанавливаем стержневой ящик.

4.5 Выталкивания стержня

Плоскость разъема стержневого ящика смещена на 1-2 мм ниже линии симетрии, поэтому стержни остаются в верхней половине , откуда они выталкиваются толкателями.

Так как в нашем случае стержни круглые, то толкатели имеют округлую

форму и при этом зафиксированы для предотвращения поворота. На каждый

стержень действует два толкателя, это помогает избежать перекоса стержня при выталкивании, что могло бы привести к его разрушению.

Библиографический список:

  1.  Технология литейного производства: Литье в песчаные формы. Учебник для студ. высш. учеб.заведений /А. П. Трухов, Ю. А. Сорокин, М. Ю. Ершов и др.; Под ред. А. П. Трухова. - М. : Академия, 2005. – 523
  2.  Гарибян Г.С., Гурдин В. И. Основы конструирования отливок: методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Омск, 2010. 40 с.
  3.  Методические указания к курсовому и дипломному проектированию: Конструирование технологического процесса отливки/ Гарибян Г.С., Гурдин В. И. Омск,2009.32с.
  4.  Методическиеуказанияккурсовомупроектуподисциплине Технологиялитейногопроизводства / Владим. гос. ун-т; Сост.: И.В. Гаврилин, А.В. Панфилов. Владимир, 2002, 90c.
  5.  Чернов Е.А., Паньшин В.И. Литейные технологии. Основы проектирования в примерах и задачах: учеб, пособие. – М.: Машиностроение, 2011.- 288 с.: ил.
  6.  Микшта М.С., Микшта В.И. Проектирование модельно-опочной оснастки в литейном производстве. Методические указания. Часть 2 Омск, 1979. 24 с.
  7.  Микшта М.С., Микшта В.И. Проектирование модельно-опочной оснастки в литейном производстве. Методические указания. Часть 1 Омск, 1979. 24 с.
  8.  Микшта М.С. Методические указания к курсовому проектированию по технологии литейной формы. Омск, 1983.  31с.
  9.  Трухов А.П. Технология литейного производства. Литье в песчаные формы.учеб, пособие. – М.: Машиностроение, 2011.- 288 с.: ил.
  10.  Сафронов В.Я. Справочник по литейному оборудованию. – М.: Машиностроение, 2011.- 288 с.
  11.   Стержневые ящики и смеси для изготовления стержней. Методические указания по дипломному проектированию. Омск, 1982. 45с
  12.   Чернов Ю.И, кизилов А.И. Справочник по литейной оснастке. Москва, 1961. 407с.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81129. Человеческие добродетели. Добро начинается с тебя 43 KB
  Цель: продолжить знакомить учащихся с человеческими добродетелями; учить характеризовать действия и явления как проявление добра и зла; раскрыть моральное содержание доброты; воспитывать чувство доброты сопереживания щедрости.
81130. Зима щедра святами 49 KB
  Бесіда Які свята ми святкуємо взимку Якого свята чекаєте з нетерпінням Чому Вірш учень 1 Хоч рік Новий іще не близько Хоч холодно надворі й слизько Та до нас вже скоро Миколай прийде до школиІ принесе усім гостинці Та подарунки у торбинці. Бесіда Яке свято приходить у кожен дім разом з ялинкою?
81131. Надзвичайні ситуації. Дитина та аварійна ситуація 44.5 KB
  Мета: узагальнити знання учнів про аварії, їх негативний вплив на життя людини; навчити правил поведінки під час аварій на підприємствах; виховувати самодисципліну, рішучість, милосердя. Обладнання: зошит, підручник, картки, мультімідійна дошка.
81132. Узагальнення знань з теми «Усна народна творчість». Опрацювання казки А. Дімарова «Для чого людині серце». Добір спільнокореневих слів та зміна форми слова для перевірки слів з ненаголошеними (е, и) в корені слова 94.5 KB
  Розвивати увагу, спостережливість, уміння аналізувати, робити висновки. Виховувати почуття доброти. Таблиці, роздатковий матеріал для роботи в парах, групах, малюнок до казки, музика для проведення фізкульт-хвилинки, зірочки жовтого, помаранчевого і червоного кольорів, малюнки з різними виразами облич...
81133. Буква Єє на позначення звукосполучення «йе» 36.5 KB
  Мета: ознайомити учнів з буквами Єє та їх звукоим значенням; формувати навички швидкого, правильного, свідомого читання; удосконалювати навички звукового аналізу слів; розвивати зв’язне мовлення учнів; виховувати в учнів бажання бачити красу рідної природи.
81134. Узагальнюючий урок за темою «Слова-назви дій предметів» 48.5 KB
  Мета: Формувати ключеву компетентність вміння вчитися. Узагальнити і систематизувати знання про дієслово, як частину мови, його граматичні ознаки. Виховувати почуття любові до рідної мови, інтерес до її вивчення. Розвивати фонематичний слух, зв’язне мовлення, пізнавальний інтерес.
81135. Україна – моя Батьківщина 74.5 KB
  Розширити знання учнів про Батьківщину, формувати громадянські якості: патріотизм, людяність, працьовитість; соціальну та загальнокультурну компетентність; національну свідомість школярів; розвивати бажання брати посильну участь у розбудові держави, наполегливо вчитися...
81136. Дикі тварини рідного краю. Інтегрований урок. (Природознавство. Читання) 46.5 KB
  Мета: Розширити й уточнити знання учнів про різноманітність диких тварин рідного краю. Розвивати пам’ять, мислення, увагу, уміння спостерігати. Виховувати любов до природи. Читання. Узагальнити й розширити знання з читання. Розвивати пам’ять, мислення. Виховувати почуття любові до книги.
81137. «Яке частування - таке й дякування». Вивчення української народної казки «Лисичка та журавель» 45.5 KB
  Вчити дітей виділяти в тексті дійових осіб давати їм елементарну характеристику спостерігати за структурою і сюжетом казки формувати навички правильного і свідомого читання мовчки та вголос. А хто друга дійова особа здогадаєтесь прочитавши назву казки. Чи дружили ці тварини?