Процесс изготовления детали 'Тройник'

Процесс изготовления детали 'Тройник'

Введение

В отечественном литейном производстве доля стержней и форм, изготавливаемых из холоднотвердеющих смесей (ХТС) по экспертным оценкам составляет 50-55%. До начала 90-х годов это были преимущественно смеси с жидким стеклом (СО2- процесс и жидкое стекло со сложноэфирными отвердителями) и смолами кислотного отверждения (карбамидными, карбамидофурановыми, фенолофурановыми).

ХТС использовались только в отраслях с серийным производством для среднего и крупного литья. В массовом производстве (автомобильной промышленности, сельхозмашиностроении и т.д.) они практически не применялись, в то время как в промышленно развитых странах в этих отраслях от 60 до 80% стержней в настоящее время производится по технологии «Cold-box-amin».box-amin-процесс разработан в США в 1968 г. фирмой Ashland. Стержневая смесь содержит 100% кварцевого песка, 0,6...0,8% фенольной смолы (СК1), 0,6...0,8% полиизоцианата (СК2). После уплотнения смеси в ящике пескодувным или пескострельным способом стержень продувается смесью паров низкокипящей жидкости - третичного амина (триэтиламина, диметиламина), с воздухом, и стержень приобретает начальную прочность, которая составляет 60% её конечного значения. Время продувки 2..5 с, далее 10...20 с стержень продувают воздухом для его очистки от паров амина.

Расход катализатора менее 1,5 г на 1 кг стержневой смеси. В результате взаимодействия компонентов связующего в присутствии катализатора (амина) образуется твердый полимер - полиуретан, который и обеспечивает высокую прочность стержня.

Для подготовки, дозирования и подачи амина применяют специальные газогенераторы, которые испаряют амин, смешивают его с воздухом и подают в стержневой ящик. Смесь амина с воздухом, после прохода через стержневой ящик, направляется в нейтрализатор, где полностью нейтрализуется разбавленной серной кислотой с образованием водорастворимой соли - сульфата аммония. Степень очистки воздуха в этой системе близка к 100%. Таким образом, весь тракт подачи амина полностью герметизирован, что обеспечивает безопасность процесса. При необходимости готовые стержни окрашивают противопригарной краской. В

России разработаны и производятся все необходимые для этого процесса

материалы, которые прошли экспертные испытания в ФРГ, по качеству они не уступают продукции ведущих европейских и американских производителей, таких как Huttenes Albertus (ФРГ), Ashland (США), Furtenbach (Австрия) и др.

1. Общая часть

.1 Анализ конструкции детали

Отливка «Тройник» представляет собой геометрическую фигуру, типа параллелепипеда и пустотелого цилиндра. Деталь имеет неравномерную толщину стенки с перепадами от 9.5 до 24 мм; по центру детали проходит сквозное отверстие диаметром 150 мм. Деталь выполнена из чугуна с вермикулярным графитом по ГОСТ 7292-89. Вес детали-52 килограммов, и отностится к весовой группе - мелкие.[1]. Группа сложности литья - 3[1]. Процент механически обрабатываемых поверхностей детали составляет 30%. Класс точности размеров отливки-11Т Гост 26645-85.

Габаритные размеры детали: 285x446мм

.2 Назначение детали

Деталь «Тройник» входит в узел трактора Т25-01, которая работает в сочетании с валом при нагрузках, выполняя защитную функцию.

.3 Технические требования, предъявляемые к отливке

На обрабатываемых поверхностях допускаются дефекты любого вида, не превышающие 2/3 величины припуска на механическую обработку;

На необрабатываемых поверхностях допускается небольшой пригар в углах сопряжений.

На необрабатываемых поверхностях допускаются мелкие газовые раковины глубиной до 0,5 мм в количестве 3 штуки на площадь 5 см2.

1.4 Анализ существующего производства заданной отливки

Отливка «Крышка» изготавливается в литейном цехе №2 ЧЛЗ ОАО «Промтрактор-Промлит».

Технологический процесс изготовления отливки складывается из следующих операций: на шихтовом дворе ведется подготовка шихты; где по железной дороге в вагонах шихта поставляется на шихтовый двор, разгрузка производится в приемные бункера мостовым краном с магнитной шайбой - для металлической шихты, и грейфером - для флюсов.

Шихта загружается в бадью с откидным дном, которая устанавливается на самоходную электрическую передаточную тележку, где должно происходить взвешивание шихты. Ввиду неисправности весов взвешивание шихты отсутствует.

Приготовление чугуна производится в электродуговых печах модели ДС-6Н. При загрузке шихты ванна печи выкатывается из под свода, и с помощью мостового крана бадья поднимается над печью для загрузки шихты в печь. В течении плавки берется проба сплава на химический анализ и с помощью пневмотранспорта проба отправляется в лабораторию.

Шлак во время плавки скачивается через рабочее окно вручную и наводится новый, забрасывание флюсов, песка также вручную через окно. После скачивания шлака металл выпускается в чайниковый ковш через желоб печи и ковш отправляется на заливку.

На плавильном участке накапливаются отходы: шлак от плавки металла, сажа, пыль металлическая в пылеуловителях, брак.

Приготовление формовочной смеси ведется в смесителях периодического действия модели АМК-2000Н, а приготовление стержневой смеси - в смесителях периодического действия модели 1А12М. Оборудование физически и морально устарело, так как эксплуатируется с 1974 года. Некоторые добавки вводят вручную.

Изготовление форм ведется на формовочной машине модели 703М, встряхивающей с допрессовкой. После изготовления форм их обдувают сжатым воздухом, проставляют стержни и форма собирается под заливку. Формовочная машина эксплуатируется более 20 лет, физически и морально устарела, плотность набивки 60 единиц, качество литья - низкое. При изготовление форм многие операции осуществляются вручную, на участке высокий уровень шума, запыленность.

Стержни изготавливаются вручную, что приводит к низкому качеству стержней, низкой размерной точности. Стержни после их изготовления упрочняются сушкой в вертикальном сушиле. После охлаждения стержни обрабатываются: снимаются заусенцы, замазываются выколы, трещины, неровности, затем стержни красят противопригарной графитовой краской и подсушивают в горизонтальном сушиле.

Стержни складываются в тару и отправляются на формовку. Изготовление стержня - вручную, с последующей сушкой ведет к большим трудозатратам, повышается себестоимость литья при низком качестве стержней.

Формы заливаются на заливочном подвесном конвейере из чайникового ковша вручную. На участке заливки отсутствует система дозирования расплава, рабочий работает в тяжелых условиях.

Залитые формы охлаждаются на охладительном конвейере. После охлаждения формы выбиваются на выбивном устройстве модели МС303-116-4СБ. При работе решетки создается шум, вибрация, выделяется много пыли.

Предварительная очистка куста ведется в галтовочном барабане непрерывного действия модели 314. разделка куста ведется с помощью газокислородного резака модели РЗП-01.

Очистка от пригара и окалины ведется в дробеметном барабане периодического действия модели 42213. загрузка отливок осуществляется вручную.

Зачистка производится на обдирочно-шлифовальном станке модели 3М636. используется высокий процент ручного труда.

Термическая обработка отливок производится в термических печах периодического действия.

Исправление дефектов производится с помощью сварочного преобразователя модели ПСО-500.

Вывод: технологический процесс производства отливки «Крышка» не соответствует современным требованиям по уровню механизации, автоматизации работ, а также по качеству литья.

2. Технологическая часть

.1 Выбор технологического процесса получения отливки

Определение годового выпуска отливок определяется по формуле

Г.В. = (Р × 1000) / 5×М          (1 ), [ 18],

где    5 -количество отливок представителей;

Г.В. - годовой выпуск отливок одного наименования, шт.;

Р - годовая программа, т.;

М - масса отливки, кг.

Г.В. = ( 76000×1000 ) /5×32 = 475000 шт.

Тип производства - массовый (стр.13 [11]).

Для получения отливки предлагается способ литья в песчано-глинистую форму, так как предлагаемый способ самый экономичный и обеспечивает требуемые качества литья:11т класс точности размеров, ГОСТ 26645-85 и шероховатости поверхности  320 мкм.

.2 Разработка конструкции отливки

.2.1 Выбор поверхности разъема, положения при заливке

Предлагается поверхность разьема модели, формы плоскогоризонтальное, так как она обеспечивает свободное извлечение модели из формы и удобство установки стержней, а так же согласование процесса отливки с ее обработкой резаньем.

Предлагается всю отливку распологать в одной полуформе, так как исключается перекос отливки.

2.2.2 Анализ на литейную технологичность

Технологичность - получение отливки требуемого качества с минимальными экономическими затратами.

При отработке конструкции отливки на литейную технологичность, отливка приближается к простой форме типа тела вращения.

При отработке детали на технологичность учитывались следующие правила конструирования:

1)      отливка «Тройник» компактна, не имеет выступающих частей, затрудняющих изготовления модельного комплекта, и свободное извлечение из формы;

2)      внутреннюю боковую полость отливки предлагается выполнить стержнем сложной конфигурации, который операется на знаки;

)        центральную часть отливки предлагается выполнить земленым болваном , который выступает из нижней полуформы, обеспечивая устойчивое положение;

)        толщина стенки отливки равномерна, в отливке выполняется принцип равномерного охлаждения;

)        предлагается выполнить переход от стенки к стенке плавно, с целью исключения разрушения формы, размыва и трещин;

Вывод: при соблюдении выше изложенного отливка считается технологичной.

2.2.3 Определение припусков на механическую обработку, формовочных уклонов

Таблица 1- Припуск на механическую обработку по ГОСТ 26645-85.

Точность отливки 11Т- 7 - 10 - 11Т ГОСТ: 26645 - 85:

Т - класс точности размера;

- степень коробления;

- степень точности поверхности;

Т - класс точности массы.

Таблица 2 - Формовочные уклоны по ГОСТ 3212 - 92

.2.4 Определение массы отливки

Масса отливки определяется по формуле:

Мотл = Мдет +Мукл+Мпр

где,   Мотл - масса отливки, кг;

Мдет - масса детали по чертежу, кг;

Мукл - масса формовочных уклонов, кг;

Мпр - масса припусков на мехобработку, кг.

Мотл = 40+12+0 = 52 кг

Масса припусков на мехобработку определяется по формуле:

Мпр = ρ × Vпр

где,   Мпр - масса припусков на мехобработку, кг;

ρ - плотность сплава, кг/дм3;

V - объем припусков на мехобработку, дм3.

Объем припусков на мехобработку определяется путем разбивки тела припусков отливки на простые геометрические фигуры, определение объема каждой фигуры и последующее суммирование фигуры.

Мпр = 7,2 × 1,6 = 12 кг

Коэффициент использования металла определяется по формуле:

КИМ = Мдет / Мотл

где,   КИМ - коэффициент использования металла.

КИМ = 40 / 52 = 0,76

.2.5 Определение величин знаков, зазоров, уклонов на стержне, типа фиксатора

Таблица 3 - Величина знаков, зазоров, уклонов на стержне по ГОСТ 3212 - 92.

Диаметр D и длина L стержня, мм.

Высота нижнего знака, мм

Высота верхнего знака, мм.

Уклоны, град.

Зазоры, мм

α

β

S1

S2

S3

Вертикально-горизонтальная

11×30

240

40

-

7˚0

-

0,8

-

2.3 Разработка конструкции модели

При массовом типе производства, с форомовкой на автоматических формовочных линиях, предлагается использовать металлические модели, так как они более долговечны в сравнении с деревянными, точные, имеющие гладкую поверхность (стр.26, [14]).

Выбирается поверхность разъема модели совпадающая с разъемом формы, плоское горизонтальное. Предлагаемая поверхность разъема обеспечивает свободное извлечение модели из формы, свободную простановку стержня. В качестве материала модели предлагается серый чугун СЧ20, модель из чугуна обладает высокой прочностью, хорошо обрабатывается, хотя имеет большую массу и склонны к корозии (стр.27,[14]).

Металлические модели предлагается выполнять тонкостенными, усиливая их ребрами жесткости. Толщина стенок модели зависит от габаритных размеров отливки и составляет - 8 мм (стр.37, [11]).

При формовке на АФЛ, в виду высоких усилий прессования, толщина стенок модели увеличивается на 35 % и составляет - 10,8 мм.

С целью упрочнения модели предлагается выполнить ребро жесткости.

Толщина ребра жесткости составляет 0,7% от толщины стенки модели, а количество ребер жесткости выбирается из соотношения: одно ребро на 300 мм длины (стр.28 [14]).Все размеры модели расчитываются с учетом усадки сплава отливки,которая состовляет 1%.(стр.27 [11]).

Размеры моделей определяются по формуле:

РМ=            (5),

где    Р.М. - размер модель, мм,

Р.О. - размер оливки, мм,

У - усадка сплава, %.

РМ=216.4+1.1*216.4/100=218.7 мм

С целью легкого извлечения модели из формы на все вертикальные стенки модели по ГОСТ 3212-92 назначаются формовочные уклоны.Модель выполняется по 6 классу точности размеров ГОСТ 11961-81.

Шероховатость поверхности модели по ГОСТ 2789-80.

.4 Разработка конструкции стержневого ящика

.4.1 Определение массы стержня

Масса стержня определяется по формуле:

Мст = ρ × Vст               (6), [18]

где,   Мст - масса стержня, г.;

ρ - плотность стержневой смеси, г/см .

Мст = 1,7 × 13529,4 = 23000 г. = 23 кг.

Объем стержня определяется по формуле:

где Vст - объем стержня, см;

d - диаметр усредненного стержня, дм;

Н - длина стержня, см.

 см

см

Класс сложности стержня - IV ,так как стержень простой конфигурации, образует в отливках обрабатываемые поверхности, к шероховатости которых особых требований не предъявляется образующий в отливках обрабатываемые поверхности, к шероховатости которых особых требований не предъявляется (стр.60 [14]).

.4.2 Выбор конструкции стержневого ящика

При выборе конструкции стержневого ящика учитывается:

) массовый тип производства;

) конструкция стержня;

) масса стержня;

) класс точности;

5) состав стержневой смеси - ХТС по GOLD BOX амин процессу.

При массовом производстве с учетом выше изложенного, условии формовки на автоматической стержневой линии (АСЛ), для изготовления стержня предлагается разъемный стержневой ящик со вкладышем.

.4.3 Выбор оборудования для изготовления стержней

Для изготовления стержней с учетом массового типа производства, массы стержня 23 кг, состава смеси, предлагается АСЛ на базе автомата фирмы <Laempe> с продувкой амином.

Предлагаемое оборудование позволяет получить стержни,отверждаемые в контакте с оснасткой, обеспечивающее высокую размерность, точность отливки и минимальные затраты на изготовления стержня в виду отсутствия сушки.

отливка конструкция расплав формовочный

2.4.4 Определение количества гнезд в стержневом ящике

Эскиз размещения гнезд в стержневом ящике, М 1:5

Габаритные размеры стержневого ящика 700*400*100

2.5 Определения габаритов в форме. Монтажная схема

.5.1 Монтажная схема представляет собой эскиз размещения моделей в опоке