125995 (Разработка технологии процесса изготовления отливки), страница 3

– от кромки стояка до кромки модели – 100.

Рисунок 1.9 Эскиз расположения отливки в форме

Полученные данные позволяют определить минимальные размеры опок, которые окончательно уточняют по ГОСТ 2133-75, при этом расчетные значения увеличивают до ближайшего регламентированного размера. Этот же ГОСТ устанавливает расстояние между осями центрирующих отверстий и средние размеры опок из различных материалов.

Выбираем опоки с размерами в свету 2500×2000× ГОСТ 14994–69, ГОСТ 14995–69.

3. ВЫБОР ФОРМОВОЧНОЙ И СТЕРЖНЕВОЙ СМЕСИ

В единичном к серийном производстве средних и крупных отливок используют облицовочную и наполнительную смеси.

К стержневым смесям предъявляют более жесткие требования, чем к формовочным.

Прочность стержней в сухом состоянии, и их поверхностная твердость должны быть выше этих же параметров формы. Стержневые смеси должны иметь большую огнеупорность, податливость и небольшую гигроскопичность, особенно при формовке по-сырому; высокую газопроницаемость и малую газотворную способность, хорошую выбиваемостъ.

Для нашей отливки в качестве формовочной смеси выбираем облицовочную и наполнительную ХТС, состав которых приведен ниже.

Облицовочная смесь для крупных отливок:

песок кварцевый ………….…. 100%;

смола фурановая ……………. 1,5%;

паратолуолсульфокислота …. 0,3%;

диацетат ……………………… 0,3%.

Наполнительная смесь имеет такой же состав, как и облицовочная только вместо свежего песка применяется регенерат.

В качестве стержневых смесей применяем ХТС с составом облицовочной смеси.

Для уменьшения пригара полость формы окрашивается противопригарной краской, состав которой приведен в таблице 3.1 [7].

Таблица 3.1 – Состав противопригарной краски

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНАСТКИ

Оснастка – это набор инструментов (модели, стержневые ящики и т.д.), которые используют при изготовлении формы.

Класс точности оснастки выбирается в зависимости от класса размерной точности отливки (табл. 3.1 [4]). Класс точности оснастки для данной отливки 8.

Размер модели и стержневых ящиков необходимо рассчитывать с учетом линейной усадки (табл. 3.8 [4]).

Поскольку отливка "ступица" из стали 30Л, величина усадки составляет 0,3%.

Размер модели определяется по формуле

L_м=L_отл+ L_отл∙ ± Т_м,(3.1)

где L_отл – расчетный размер отливки, включающий припуски на механообработку, мм;

Т_м – допуск модели;

у – усадка сплава отливки, %.

Размер модели в районе стержневых знаков должен учитывать зазор между знаком и стержнем - 2,2 мм. Результаты расчета размеров модельного комплекта приведены в табл. 4.1

Таблица 4.1 – Результаты расчета размеров модельного комплекта, мм

4.1 Проектирование модели

Модель выполняется цельной по III классу прочности из древесины хвойных пород. Ширина доски не превышает 150 мм. Технические требования приведены ниже [6].

Для данного класса прочности применяется древесина любых пород, сортов и размеров. Переклейка древесины производится по необходимости. Каркасы крупных и средних моделей могут быть изготовлены на контурных рамках, раскрепленных деревянными стойками из тонкомера. Каркасы цилиндрических моделей могут выполнятся на стойках и кольцах. Крепление неотъемных частей моделей допускается на гвоздях и шпильках. Угловые соединения коробчатых пустотелых моделей может быть произведено различными способами. Установка координатных металлических пластин обязательна. Расчерчивание моделей по телам и центрам с простановкой мест прибылей обязательно. Допускается изготовление стержневых ящиков с разъемом на клиньях. Все галтели до радиуса 15 мм выполняются подмазкой, свыше 15 мм – вклейкой или врезкой деревянных планок. Облицовка поверхностей моделей твердыми породами древесины или обивка железом не требуется. Покраска модельных комплектов для машинной формовки производится лаком один раз.

4.2 Проектирование стержневых ящиков

На изготовление стержней требуется три стержневых ящика:

- ящики для стержней №1 и №2 – разъемные;

- ящики для стержней №3 – вытряхной.

Стержневой ящик №1 изготавливается из косяков (секторов), которые крепятся между собой нагелями с предварительной посадкой на клей. Сектора укладываются друг на друга в шахматном порядке. Половинки ящика соединяются болтовой стяжкой. Для более точного соединения они снабжены фланцевыми дюбелями, которые так же служат для усиления стяжки. Ящик оборудован двумя полосовыми подъемами для облегчения его перемещения по цеху.

5. РАСЧЕТ МАССЫ ГРУЗА

Жидкий металл, заполняющий полость формы, оказывает давление на стенки формы. Боковые и нижние стенки формы должны иметь достаточную прочность, чтобы противостоять давлению металла, а верхняя полуформа должна быть прижата к нижней с определенным усилием, чтобы металл не приподнял ее и не растекся по разъему формы. С этой целью перед заливкой формы скрепляют или нагружают, предварительно подсчитав давление жидкого металла на верхнюю полуформу. Иногда давление жидкого металла может быть весьма значительным, тогда форму устанавливают в кессон и уплотняют с боков формовочной смесью, а сверху кладут грузы.

Для расчета массы груза необходимо знать силу с которой металл действует на верхнюю опоку. Ее можно определить по формуле

F_мет =ρ_ж.м.∙g∙H∙S(5.1)

где ρ_ж.м. – плотность жидкого металла (для стали 7600 кг/м³);

g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/с²;

H – высота столба металла в форме + прибыль, м;

S – площадь отпечатка формы по крайним точкам, м²;

F_мет=7600∙9,8∙0,694∙0,816=42178 Н.

Усилие стержней находится по формуле

F_ст.= ΣV_ст.∙g∙(ρ_ж.м.- ρ_ст.), (5.2)

где ΣV_ст – суммарный объем всех стержней, ΣV_ст=0,514 м³;

ρ_ст. – плотность стержневой смеси, ρ_ст.=1600 кг/м³;

F_ст=0,514∙9,8∙(7600-1600)=30223 Н.

Суммарное усилие

ΣF_всп.= F_ст+ F_мет=30223+42178=72401 Н.

Для расчета массы груза так же требуется знать силу тяжести верхней полуформы. Определим ее по формуле

F_т=(М_оп+М_см.)∙g,(5.3)

где М_оп. – масса опоки, М_оп=1950 кг [8];

М_см. – Масса формовочной смеси в верхней опоке, кг

М_см.=V_оп∙ρ_см.,(5.4)

где V_оп – объем опок по размерам в свету, м³

ρ_см – плотность смеси, ρ_см=1600 кг/м³;

М_см.=2,5∙1600=4000 кг,

F_т=(4000+1950)∙9,8= 58310 Н.

Исходя из того, что F_т< ΣF_всп. видно, что необходима установка груза. Масса груза находится по формуле

; (5.5)

кг.

Принимаем груз массой 2000 кг.

6. ЗАЛИВКА ФОРМЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ ЗАЛИВАЕМОГО КОВША

Качество отливок во многом зависит от температуры заливки, поэтому необходимо стремится заливать формы сталью с высокой температурой (от 1550 до 1450 ⁰С), хотя при этом в отливках возникает больше напряжений и увеличивается склонность к образованию горячих трещин. При заливке форм сталью с более низкой температурой в отливках появляется много газовых раковин и шлаковых включений.

Сталь в форму можно заливать из стопорных, чайниковых и др. ковшей Перед выпуском стали из печи ковши должны быть чистыми и сухими с нагретой до красна футуровкой; при недостаточном нагреве ковша сталь в нем быстро охлаждается и в ковше образуются настыли.

В условиях мелкосерийного производства при изготовлении крупных по массе отливок допускается из одного ковша заливать не более двух форм.

Емкость ковша определяется по формуле

V_к=1,2∙n∙M,(6.1)

где n – количество заливаемых форм, принимаем n=1;

М – металлоемкость формы, кг (прил. Д);

V_к=1,2∙1∙2542,3=3050,8 кг.

Принимаем емкость ковша 3т.

7. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ

После заливки формы отливка охлаждается и затвердевает.

Полностью затвердевшая отливка должна определенное время охлаждаться с формой, т.к. прочность металла при высоких температурах мала и отливка может быть разрушена при преждевременной выбивке из формы. Кроме того, выбивка при высокой температуре нежелательна, потому что охлаждение ее на воздухе неравномерно: тонкие части будут охлаждаться быстрее массивных, что вызовет появление в отливке внутренних напряжений, ее коробление и даже трещины.

Для сокращения продолжительности охлаждения отливок, особенно массивных, используют различные методы принудительного охлаждения: формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или трубы, по которым пропускают воздух или воду и др. При этом качество отливок не ухудшается.

Длительное нахождение отливки в форме нежелательно, т.к. это приводит к снижению производительности литейных цехов.

Расчет продолжительности охлаждения отливок в форме проведен на ПЭВМ. Результат расчета приведен в приложении Д.

8. ВЫБИВКА

Процесс выбивки отливок заключается в том, что затвердевшие и охладившиеся до заданной температуры отливки извлекают из формы. Форму разрушают, и из отливки удаляют стержни.

Выбивку отливок из литейных форм выполняют на специализированном оборудовании.

Отливку "Ступица" выбивают на выбивных решетках с грузоподъемностью 10 тонн.

В механизированных цехах применяют специальное оборудование – выбивные решетки.

Стрежни из отливок выбивают в галтовочных барабанах, гидрокамерах, электрогидроустановках, реже - на вибрационных машинах. В галтовочных барабанах операция выбивки совмещается с очисткой поверхности отливки.

Участки выбивки оборудованы мощной приточно-вытяжной вентиляцией. Выбивные устройства для форм крупных и очень крупных отливок на период работы закрывают накатными кожухами.

9. ФИНИШНЫЕ ОПЕРАЦИИ

9.1 Очистка