Иванов (550688), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Размеры стальной трубки выбирают так, чтобы в нее вместился весь расплав, предназначенный для заливки формы. ЛПС при центробежном литье по выплавляемым моделям различают по направлению заполнения полости формы; радиальное, по касательной, псевдосифонное. Радиальное заполнение. С помощью киносъемки вращающейся модели формы установлено, что залитый металл под действием сил инерции покоя вращается с меньшей угловой скоростью, чем форма, и втекает в радиальные каналы лишь тонкой струйкой, прижатой к набегающей стороне канала. В итоге отливки получаются с окислами, пленами, недоливами и усадочными раковинами. В общем случае радиальное заполнение форм расплавом не рекомендуется. В ЧССР найдено частное решение.
Порционно залитый металл в поле центробежных сил распределяется по вертикальным изолированным друг от дууга коллекторам с отливками, что исключает вращение расплава в металлоприемной чаше. После выбивки образуются отдельные секции отливок с коллекторами 1рис. 3.16, а), Заполнение но касательной, которая направлена противоположно вращению формы.
Расплав здесь хорошо заполняет литннковые каналы и обеспечивает получение плотных отливок Псевдоифонное заполнение (рис. 3.16, б). Спокойное и надежное заполнение обеспечивается при поступлении расплава в рабочую 61 полость формы по направлению от периферии к центру. Литниковые каналы при этом заполняются сначала по касательной, а затем сифоном. После заполнения формы и затвердевания каналов те же центробежные силы обеспечивают надежное питание отливок из местных прибылей, расположенных со стороны оси вращения.
Центробежным способом одновременно отливали 120 лопаток, при этом ЛПС была выполнена в виде вертикального барабана, металл в который подавался снизу через центральный стояк и радиальные литниковые ходы. 3.4. АНАЛИЗ ЛИТНИКОВО-ПИТАЮЩИХ СИСТЕМ От ЛПС зависят трудоемкость изготовления отливок и деталей из них, расход металла и вспомогательных материалов„потребление электрической и других видов энергии, эффективность использования производственных площадей и оборудования.
Улуч|пение этих факторов благоприятно отражается н на степени охраны окружающей среды. Рассмотрим три направления оптимизации ЛПС при литье по выплавляемым моделям: сравнительный анализ вариантов по показателям с целью выявления наиболее экономичного варианта; отработку ЛПС для исключения образования в отливках недопустимых дефектов; нормализацию как результат обобщения ЛПС применительно к конкретной номенклатуре литых деталей и характеру их производства.
Сравнительный анализ вариантов. Производство однотипных литых деталей обычно может быть обеспечено при использовании различных вариантов ЛПС. Намечая несколько вариантов и сравнивая их между собой, можно выбрать наиболее экономичный. Варианты сравнивают по нескольким показателям. Выход годного определяют по уравнению ВГ = а,М,~О и,йэ,П(и,й1, + и„), (3.19) где аэ, — масса единичной отливки„кг; б — масса шихты, кг„ определяют с учетом потерь на угар; Ж, — число отливок в блоке; )эо и У, — объемы единичной отливки и ЛПС, дмэ, определяют по чертежу без учета коэффициента объемной усадки р или по результатам взвешивания. В практике производства отливок по выплавляемым моделям обычно ВГ = 0,1-;0,6. Используя (3.!9), можно получить выражение для относительного расхода залитого в форму металла, приходящегося на одну отливку (кг(отл.), это выражение Маал.
а = Сэо/ВГ, (3. 20) позволит перейти к сравнению вариантов по металлоемкости. Разность расходов залитого металла на отливку при сравнении двух вариантов ЛПС будет ~-""Мэал. о = ааааа, о 34эал о — бо (1!ВГ' 1/ВГ"), 62 Таблица о.!/ Снижение металлоемкостн прн увеличении ВГ иа О,! Вариант ЛПС Снижение металлоемкостн, кг При улучшении ВГ Исходный аал о, кг/отл. аал. о, кг/отл. на !ооо отлввок на одну отливку ВГ" ВГ' 0,1 0,2 О,З 0,4 0,5 0,6 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,5 0,17 0,08 0,05 0,033 0,024 0,5 0,33 0,25 0,2 0,167 0,143 1 0,5 0,33 0,25 0,2 О, 167 500 170 80 50 33 24 Здесь и далее число штрихов означает условный номер варианта.
Данные табл. 3.11 иллюстрируют степень снижения металлоемкости при бо = 0„1 кг и повышении ВГ всего на 0,1. Пример 4. Поясним роль ВГ подробнее на конкретном примере уже приводившейся выше стальной детали врамках (см. рнс. 3,12), отлнваемой по ЛПС типа 1 (центральный стояк). Примем для итого варианта: масса отливки бова 0,015 нг, Дго = 7 4 = 28 отливок в блоке; центральный стояк круглый диаметром г(с = ЗО мм и высотой Вс = 202 мм. Не учитывая брака и пренебрегая массой питателей н некоторым увеличением массы на участке воронки, получим, что масса блока при плотности стали р = 7,8 нг/дма будет бл —— (пг(;/4) /гор = (3, 54/4) О,З 2,02.7,8 = 1,11 яг; Вариант 2 зкономичнее по металлоемкости в сравнении с вариантом 1 на ЬМаал о = Маал. о — Маал, о = 0,058 — 0,052 = 0,006 кг(отл., т.
е, на 40 об массы отливки. Показатель ВГ достаточно хорошо отражает металлоемкость ЛПС без учета брака. Это позволяет сравнивать варианты до реализации их в производстве. Однако ВГ недостаточно полно отражает металлоемкость ЛПС с учетом брака или изменения гл,. В самом деле, из 83 бол1о = 0 015 28 = 0,420 нг, откуда, при коэффициенте объемной усадкн 6 =- 0,06, ВГ = бо/Уо/[(боа,'о + бл) (1 + Р)) = 420Д(0 420 + 1,110) 1,061 = О 259.
Для второго варианта при центральном стояке того же диаметра, но высотой /1", = 422 мм, параметры будут следующие. /т'" = 17 4 = 68 отливок, бл = (пт(с/4) /тср = (3, 14 О,Зз/4) 4,22 7,8 = 2,320 кг; боУо = 0,015 68 = 1,020 кг; ВГ = богтл/НбоНо+ бл) (1+ Р)) = 1,02/1(1,02+ 2,32) 1,061 = 0,288. Соответственно металлоемкости по вариантам составят Маал. о = бо/ВГ =- 0,015/0,259 = 0,058 кг/отл; Маал. о = бо/ВГ = 0 015(0,288 =- 0,052 нг/отл.
формулы (3.19) следует, что ВГ может быть улучшен путем снижения не только удельной массы ЛПС, но и массы бракованных отливок, как в рассматриваемом примере с деталью «рамка», или путем задания излишних напусков и припусков на механическую обработку. Отметим попутно, что увеличение высоты стояка закономерно приводит к снижению трудоемкости изготовления отливок благодаря следующему: сокращению числа необходимых стояков и числа спаев при звеньевой сборке моделей. Если число стояков при варианте ! принять за 100 «4, то при варианте 2 их потребуется лишь -17 «4.
меньшему падению температуры металла в период заливки, так как сокращается число переносов ковша от формы к форме. При емкости ковша 35 кг потребуется блоков !Ув ††. 357(0,420 + 1,110) = 23 блока на ковш; Д»в †- 35/(1,020 + 2,320) = 11 блоков на ковш; меньшему числу установок блока с отливками на станок для их отрезки; отношение числа установок в вариантах 1 и 2 равно !00 к 17 по числу необходимых блоков. Коэ44ициент выхода отливок, определяемый как отношение числа годных отливок Л(г к числу залитых У„ КВО = гьгь!Уш (3.21) В примере с отливкой «рамка» принято, что абсолютная высота нижнего и верхнего участков стояка с дефектными отливками не зависит от общей высоты стояка, т.
е. ощбее число бракованных отливок в блоке для обоих вариантов одинаково «Увр = дуайр = )Увр = 20 отливок, КВО вариантов будет соответственно равно КВО = УгЪо = 8728 = 0,286; КВО =- «Угг»чо = 48!68 = 0,706. При анализе КВО следует иметь в виду, что брак отливок в большинстве случаев может быть отнесен не только за счет ЛПС, но и определяется особенностями технологического процесса литья и технологичностью отливки с учетом сплава. В примере, взятом из производственной практики, толщина стенки «рамки» с учетом ее протяженности находится в предельной области.
Коэ44ициент использования залитого в форму расплава КИР = ггд)1(,КВО((гг„г«7, + й„), (3.22) где 6д — масса единичной детали, кг. КИР не следует смешивать с более общим показателем — коэффициентом использования металла КИМ, равным отношению массы готовой механически обработанной литой детали к норме расхода металла, в которой учитываются, с одной стороны, безвозвратные потери, с другой — возврат литников и отходов в шихту. Вместе с тем, очевидно, что КИР влияет на КИМ.
84 В нашем пРимеРе длЯ обоих ваРнантов пРи массе детали Од =- 0,013 кг имеем КИР = Одд!оКВО /(ОоЛ о+ Ол) = 0,013 28 0,2867(0,0!5 28+ 1,110) = 0,068, КИР = Одд~оКВО I(ОаЛ1о + Ол) = 0,013 68.0,7067(0,015 ° 68+ 2,320) = О,!87. Таким образом, анализ позволил выявить возможность повышения КИР в 2 раза и более по сравнению с реально использованным вариантом !.
КИР по аналогии с ВГ дает возможность вычислить расход металла, залитого в форму, на деталь: М„л = О !КИР. (3.23) Для детали лрамка» имеем М»лл. д = Од7 КИР = 0,0! 370,068 = О, 193 кг/деталь; М»лл. д = Од!КИР = 0,01370,187 = 0,069 кг7деталь. Соответственно, снижение расхода залитого металла (кг/деталь) при сравнении вариантов будет г»М»„л. „= 6 (1!КИР' — 1/КИР"). Второй вариант в примере дает снижение на 0,124 кг7деталь, т. е.
больше массы самой детали более чем в 9 раз. При бд — — сопя( повышению КИР способствует также уменьшение массы отливки путем сокращения припусков на механическую обработку и напусков. Козффициент использования площадей, кг/мз КИП = Оой(,КВО!Яш (3.24) где 5в — площадь блока отливок с ЛПС в плане, считая по габаритным размерам, и'. В рассматриваемом примере при диаметре блока ов — — О,!28 и имеем Юв= = 0,013 мз, откуда КИП = ОлЛ1оКВО 13в = 0,015 28 0,28670,0!3 = 9,3 кг7м"; КИП = ОлЛоКВО гав = 0,015 68 0,70670,0!3 = 55,6 кг7м ° Анализ вариантов в данном случае позволил найти решение для сокращения необходимой площади в б раз, в том числе для сокращения площади рабочего пространства прокалочных печей и транспортных средств. Результаты расчета сведены в табл. 3.12, из которой видно, что вариант 2, несмотря на небольшое усовершенствование, дает более экономичное использование трудозатрат, металла и площадей.
Укажем также на работу (33), где решена на ЭВМ задача, включающая расчеты; оптимального расположения и числа моделей в блоке; масс отливок и стояков; коэффициента выхода отливок. Сроки разработки технологических процессов сокращены в 1б раз. Отработка ЛПС.. Даже тщательно спроектированная ЛПС требует доработки по результатам изготовления пробных отливок. При отработке технологического процесса следует исходить из того, что ЛПС с отливкой данного наименования представляет собой уникальный комплекс, в котором небольшие, на первый взгляд, изменения размеров могут существенно отразиться на качестве отливки. От- 7'аблнна 3.72 Результаты сравнения вариантов для отливки «рамка» Варнант ЛПС Показатель Эффект' Диаметр стояка, мм Высота стояка, мм Число отливок в блоке: всего годных ВГ Заливается из одного ковша вместимостью 35 кг: блоков годных отливок КВО КИР Металлоемкость, кг; отливки Маал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
