Литье в песчано-глинистые формы

1. Определение объема и массы детали

Считаем объемы разных частей детали и складываем их:

V_дет. =V₁+V₂-V₃-V₄-V₅==1785,2 см³.

Масса детали вычисляется по формуле:

М _дет. =V_дет*с=1785,2*7,1=12 674,9 г = 12,67 кг,

где Vдетобщий объем детали, сплотность серого чугуна, 7,1 г/см³.

2. Разработка чертежа отливки

2.1 Выбор поверхности разъема формы

Поскольку максимальный диаметр детали больше высоты, то поверхность разъёма назначается перпендикулярно оси. Получается простая плоская горизонтальная поверхность разъёма, обеспечивающая свободное извлечение модели из формы, а также удобство и надёжность установки стержней.

2.2 Назначение припусков на механическую обработку

Припуски на механическую обработку чугунных отливок назначают по МУ № 2455 с. 5 т.2.

Таблица для припусков

2.3 Расчет номинальных размеров отливки

На ш 40 мм: 40-(2,4+2,4)=35,6 мм;

На ш 120 мм: 120-(2,8+2,8)=114,4 мм;

На ш 150 мм: 150-(2,8+2,8)=144,4 мм;

На ш 180 мм: 180+3,2+3,2=186,4 мм;

На ш 230 мм: 230+3,2+3,2=236,4 мм;

На 80 мм: 80+3,2+2,6=85,8 мм;

На 40 мм: 40++3,22,4=45,6 мм;

На 20 мм: 20+3,2+2,2=25,4 мм На 30 мм: 30+2,2−2,2=30,0 мм.

2.4 Анализ выполнения отверстий

Анализ отверстий производят по МУ № 1561 с. 30 рис.15. Отверстия в отливках обычно выполняются, если и диаметр не менее 20 мм. В нашем случае оформление отверстий осуществляется болваном (выступом в форме). Болван располагается в верхней полуформе, т.к. H? D, где Hвысота полости отверстия, Dдиаметр.

2.5 Назначение литейных уклонов

Для предотвращения разрушения формы при извлечении из неё модельной плиты н вертикальных стенках отливки предусмотрены литейные уклоны. Они назначаются в соответствии с МУ № 1561 с. 17 т.20.

2.6 Расчет литейных радиусов закруглений

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

R_нр=(П₁+П₂)/2 и R_вр=П₁+П₂=2 R_нр,

где П₁ и П₂— припуски сопрягаемых сторон.

Наружные радиусы:

(3,2+3,2)/2=3,2 мм;

(2,6+3,2)/2=2,9 мм;

(2,6+2,8)/2=2,7 мм;

(2,2+2,8)/2=2,5 мм;

(2,2+2,2)/2=2,2 мм;

(2,2+3,2)=2,7 мм.

Внутренние радиусы:

3,2+2,4=5,6 мм;

2,2+2,8=5,0 мм.

Путем уменьшения наружных радиусов и увеличения внутренних радиусов по МУ № 1561 с. 38 принимаем наружные радиусы 2 мм и 3 мм, а внутренние радиусы- 5 мм и 8 мм.

2.7 Определение объема и массы отливки

Объем и массу отливки определяем без учета радиусов закруглений и уклонов. Находим их так же, как находили объем и массу детали:

V_отл.=V₁+V₂-V₃-V₄-

V₅==2280, 2 см³.

М_отл.=V_отл*с=2280,2*7,1=16190 г = 16,19 кг.

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.

3. изготовление форм, изготовление и сушка стержней.

4. Сборка и подготовка форм к заливке.

5. Приготовление шихты.

6. Плавка литейного сплава.

7. Заливка форм.

8. Охлаждение отливок.

9. Выбивка отливок из опок.

10. Термическая обработка.

11. Очистка от окалины.

12. Контроль.

4. 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.

4.1 Расчет размеров моделей отливки

Расчет ведется с учетом литейной усадки — 1%.

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

4.2 Расчетная схема опоки в свету и расчет опоки

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*238,8=612,6 мм

Ширина опоки Вр=4С+2d_м +а=4*45+2*238,8+15=672,6 мм,

где d_м-диаметр модели, аширина шлакоуловителя, а=15 мм.

Столщина 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: 650×700 мм.

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

Нв=h1+d=40,2+50=90,2 мм,

Нн=h2+d=45,6+50=95,6 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.

4.3 Расчет размеров модельных плит

отливка деталь шихта закругление Если не закрепить опоку и модельную плиту, то малейший сдвиг приведет к браку.

Ам.п.=Ар+2*10+2*50=650+2*10+2*50=770 мм;

Вм.п.=Вр+2*10+2*50=700+2*10+2*50=820 мм,

где 10- толщина стенки опоки;

50- места для закрепления.

4.4 Расчет литниковой системы

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

УFпит=0,8=0,8=7, 1 см² ,

где УFпит — суммарное сечение питателей, см²,

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

Q=G+Q₁= 16,19*4+12, 8=77, 6 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 УF_пит на основании практических данных определяем площадь шлакоуловителя F_шл и стояка F_ст.

Для среднего и мелкого литья

УF_пит: F_шл: F_ст=1:1,1:1,15,

значит:

F_шл=1,1*7, 1=7,8 см², а F_ст=1,15*7, 1=8,2 см².

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

D_н===3,2 см.

F_шл (7,8 см²) делим на 2 и по табл. выбираем ближайшее большее сечение и определяем размеры: a=18 мм, b=14 мм, h=19 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=32*1,12=36 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

Схема питателя.

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

5. Расчет шихты

Определяем химический состав чугуна заданной марки СЧ 20 (МУ № 1561, таб. 30, с. 60): углерод 3,0…3,3%; кремний 1,3…1,7%; марганец 0,8…1,2%; фосфор 0,3%; сера 0,15%; хром 0,3%; никель 0,5%.

Определяем состав шихты:

1. Чушковый чугун (нелегированный). МУ № 1561, таб. 32, с. 63;

2. Стальной лом. МУ № 1561, таб. 32, с. 63;

3. Собственные отходы равны Q₁=12,8 кг;

4. Чугунный лом все остальное до 100.

Расчет кокса для получения одной тысячи килограмм отливок:

Q_К=Q_Ж.М.*Х_к/100=1200*17/100%=204 кг;

Q_Ж.М= Q_ОТЛ.+ Q_Л.С.=1000+200=1200 кг,

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

Х_к=17- расход топлива (кокса) МУ № 1561, таб.35, с. 65.

Q_Л.С. = Q_ОТЛ*20/100=1000*20%/100%=200 кг.

Список использованной литературы

1. 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.

2. Металловедение и термическая обработка металлов. Лахтин Ю. М. Изд-во «Металлургия», 1969, с. 448.

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

4. Гуляев А. П. Металловедение. Изд-во «Маталлургия», 1966.