Литьё в песчано-глинистые формы

Литьё в песчано-глинистые формы

Разработка чертежа отливки. Выбор линии разъёма отливки

литейный трапецеидальный отливка форма

По табл.6 [1] определяем положение отливки при заливке: так как деталь- патрубок, то ось располагаем горизонтально. Питатель располагаем в нижней полуформе. По рекомендациям [1] стр. 28 и рис.11, где сказано, что обрабатываемые уступы и выемки, смежные с обрабатываемой поверхностью, при сумме размеров l+b<60 мм не отливают. Следовательно, в нашем случае паз шириной 10мм ø 57мм выполняться в отливке не будет, так как l+b=10+8,5=18,5<60 мм.

Рис 1.

Где В.П.Ф.- верхняя полуформа;

Н.П.Ф. - нижняя полуформа.

Назначение припусков на механическую обработку

По табл.3 [1] определяем класс точности размеров и масс и ряды припусков на мехобработку отливки для литья в песчаные формы: класс точности размеров и масс - 7т ; ряд припусков - 2. по табл.7 стр. 19 [1] назначаем допуски на размеры отливки:

Таблица

По табл.8 стр.21 [1] назначаем смещения от номинального положения отливки от плоскости разъема: для 7-7т и расстоянием между центрирующими устройствами формы до 630 мм - 0,5 мм.

По табл. 9 стр.21 [1] назначаем предельные отклонения коробления элементов отливки. Для этого предварительно определим степень коробления отливки от соотношения размеров её сторон - отношение наименьшего габаритного размера отливки к ее наибольшему:

; следовательно назначаем 4-ую степень коробления (табл. 10 стр. 22 [1]). Определяем, что отклонения коробления равна 0.

Основные и дополнительные припуски на мехобработку (на сторону) в зависимости от допусков размеров отливок устанавливаем дифференцированно для каждого размера отливки в соответствии с табл.11 стр. 22 [1]- основные, табл. 13 стр. 24 [1] - дополнительные:

Таблица

Таблица. Общий припуск на мехобработку: П_общ = П+П_доп :

Проведем анализ выполнения отверстия Ø14,6^+0,64 №1561 с.30 рис.15. Отверстия в отливках обычно выполняются, если их диаметр не менее при массовом производстве Ø20 мм. Следовательно, в нашем случае оформление отверстия в отливке осуществляться не будет.

Назначение литейных радиусов. Расчет литейных радиусов закруглений

Расчет наружных радиусов закруглений R_нр и внутренних R_вр производится по формулам:

R_нр=(П₁+П₂)/2,

где П₁ и П₂- припуски сопрягаемых сторон.

Наружные радиусы:

(3,0+2,6)/2=2,8 мм;

(2,6+2,2)/2=2,4 мм;

(2,3+3,0)/2=2,65 мм;

Найденные радиусы закруглений округляем и принимаем по ряду чисел равными, увеличивая в большую сторону, R3 мм.

Внутренние радиусы назначаем по табл. 18 стр. 41 №1561: наибольший габаритный размер детали - 106 мм, значит Rв=3 мм.

Назначение литейных уклонов

Для обрабатываемых вертикальных стенок на чертеже отливки надо предусматривать формовочные уклоны в соответствии с ГОСТ 3212-80 для моделей табл.17 стр.38 №1561.

Таблица

Если отливка имеет несколько поверхностей с формовочными уклонами, то рекомендуется все уклоны делать одинаковыми. Назначаем для всех поверхностей с уклонами уклон 3°.

Технологический процесс получения отливки литьем в песчаные формы

Технологический процесс состоит из нескольких операций:

1.      Изготовление моделей отливок, выбор опок, литниковой системы.

2.      Приготовление формовочных и стержневых смесей.

.        изготовление форм, изготовление и сушка стержней.

.        Сборка и подготовка форм к заливке.

.        Приготовление шихты.

.        Плавка литейного сплава.

.        Заливка форм.

.        Охлаждение отливок.

.        Выбивка отливок из опок.

.        Термическая обработка.

.        Очистка от окалины.

.        Контроль.

Расчет размеров опок и модельных плит

При охлаждении залитый металл уменьшается в объеме, т.е. дает усадку (чугун 1%), поэтому модель будущей отливки изготавливают большей по размерам на 1%. При массовом производстве идет изготовление нескольких отливок на 1 модельной плите. Принимаем, что на нашей модельной плите располагаются от 4 моделей. Мы используем односторонние модельные плиты, т.е. на плите закреплены только верхние или нижние части модели на одной стороне. Также на модельной плите закрепляют элементы литниковой системы. Литниковая система- это система каналов, с помощью которых реализуется заполнение формы жидким металлом. На верхней модельной плите- шлакоуловитель, стояк, чаша, выпар. На нижней модельной плите - питатели.

Размеры модельных плит несколько больше размеров опок в свету на толщину стенки опоки и места для закрепления опок на модельных плитах при формовке.

Определение размеров модели

Размеры модели отливки больше соответствующих размеров отливки на величину линейной усадки. Для серого чугуна линейная усадка составляет в среднем 1%.

L_модели= L_{отливки}+ L_{отливки}*1/100%

Таблица

При машинной формовке габаритные размеры опок зависят от числа отливок, их габаритных размеров, их расположения, размеров литниковой системы, а также площади стола выбранной марки формовочной машины. На нашей модели находятся 4 отливки.

Для круглых деталей:

Длина опоки Ар=3С+2d_м=3*45+2*80=295 мм

Ширина опоки Вр=4С+2l_м +а=4*45+2*113+15=421 мм,

а- ширина шлакоуловителя, а=15 мм.

С- толщина формовочной смеси вокруг отливок для мелких опок, С=30…50 мм (1561, с. 44).

Полученные по формулам размеры округлим с шагом в 50 мм в большую сторону: 300х450 мм.

При расчете высоты верхней и нижней части опоки применяем следующие формулы:

Нв=h1+d=40+50=90 мм,

Нн=h2+d=40+50=90 мм,

где h1- высота детали, расположенная в верхней полуформе;

h2 - высота детали, расположенная в нижней полуформе;

d - расстояние от края отливки до верхней или нижней стенки опоки, d=40…60 мм. Принимаем 50 мм. Полученные по формулам значения округлим в большую сторону с шагом в 25 мм: Нв=100 мм, Нн=100 мм.

Расчет размеров модельных плит

Если не закрепить опоку и модельную плиту, то малейший сдвиг приведет к браку.

Ам.п.=Ар+2*10+2*50=300+2*10+2*50=420 мм;

Вм.п.=Вр+2*10+2*50=450+2*10+2*50=570 мм,

где 10- толщина стенки опоки;

- места для закрепления.

Определение объема и массы отливки

Объем и массу отливки определяем без учета радиусов закруглений и уклонов:

V_отл.=V₁+V₂=260,7 см³, где V₁-объём цилиндра, V₂-объём усеченного конуса

М_отл.=V_отл*ρ=260,7*7,8=2040 г =2,04 кг.

Выбор способа формовки и оборудования для изготовления форм

Поскольку у нас массовое производство, то определяем машинную формовку. Для данных размеров опок по табл.23 стр.48 выбираем формовочную пневматическую встряхивающепрессовую с электроуправлением без поворота полуформ 22111М.

Расчет литниковой системы

При расчете вначале определяем суммарное сечение питателей, а размеры других элементов рассчитываем как производные.

ΣFпит=0,8=0,8=2,5 см² ,

где ΣFпит- суммарное сечение питателей, см²,

Q- масса жидкого металла, протекающего через литниковую систему, кг.

Q=G+Q₁= 2,04*4+2,04*4*80%=14,7 кг,

где Q₁-расход металла на литниковую систему, зависит от массы отливки и может приниматься в соответствии с рисунком. МУ №1561, рис. 32 с. 52,

G=n*m- масса отливок.

По найденным значениям ΣF_пит на основании практических данных определяем площадь шлакоуловителя F_шл и стояка F_ст.

Для среднего и мелкого литья ΣF_пит: F_шл: F_ст=1:1,1:1,15, значит:

F_шл=1,1*2,5=2,8 см², а F_ст=1,15*2,5=2,9 см².

Размеры сечения шлакоуловителя определяем по т.24 МУ №1561 с.53, а диаметр стояка в нижней части по формуле:

D_н===2,3 см.

F_шл (2,75 см²) делим на 2 и по табл. выбираем ближайшее большее сечение и определяем размеры: a=14 мм, b=10 мм, h=14 мм.

Схема шлакоуловителя

Диаметр стояка около чаши берется на 10-15% больше. Диаметр стояка в нижней части умножаем на 12% и по полученному диаметру стояка в верхней части выбираем литниковую чашу, т.к. диаметр стояка в верхней части более 25 мм:

D_в=23*1,12=26 мм>25 мм.

Определение размеров нормальных трапецеидальных питателей

Количество питателей и их наименьшее сечение можно определить по МУ №1561 табл. 28, размеры нормальных трапецеидальных питателей - по табл. 29. По табл.28: масса отливки до 10 кг, толщина стенок - 25…40 мм, следовательно, число питателей - 1. Параметры питателя: длина 10…30 мм , площадь сечения 0,3…0,86 см². Размеры нормального трапецеидального питателя: высота - 8 мм, а=13 мм, в=10 мм.

Схема питателя

Схема литниковой чаши (МУ №1561 с. 57, таб.26, 27)

Расчет шихты

Задача шихтовки заключается в подборе исходных металлических материалов для получения (с учетом угара) чугуна заданного химического состава и требуемых свойств.

Определяем химический состав чугуна заданной марки СЧ 25 по №1561, таб. 30, с. 60.

Определяем состав шихты:

1.      Чушковый чугун - 18…25%(нелегированный, №1561, таб. 32, с. 63;

2.      Стальной лом - 15…20% №1561, таб. 32, с. 63;

.        Собственные отходы равны Q₁;

.        Чугунный лом все остальное до 100%.

Расчет кокса для получения одной тысячи килограмм отливок:

Q_К=Q_Ж.М.*Х_к/100%; Q_Ж.М= Q_ОТЛ.+ Q_Л.С.,

где Q_ОТЛ.=1000 кг- масса отливок; Q_Л.С.- масса литниковой системы, кг;

Х_к- расход топлива (кокса) №1561, таб.35, с. 65.

Q_Л.С.= Q_ОТЛ*20%/100%.

Список литературы

. С. Л. Потанин «Технология изготовления чугунных отливок в песчаные формы», Ярославль, 1992г.

. А. К. Денисюк, В. А. Иванова, О. М. Епархин «Методические указания для выполнения контрольных и лабораторных работ по курсам «Технологические процессы в машиностроении» и «Проектирование и производство заготовок» для студентов заочного факультета», Ярославль, 2002г.

.Справочник по чугунному литью./Под ред. Д-ра техн. наук Н.Г.Гиршовича.-3-е изд., перераб. и доп.-Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978.

.Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы: Учебник для средних специальных учебных заведений.-6-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. школа, 1980.