Технология изготовления отливки в разовые песчаные формы

Министерство образования РФ Хабаровский государственный технический университет Кафедра «ЛП и ТМ»

Специальность «Литейное производство»

Курсовой проект по Технологии литейного производства

«Технология изготовления отливки в разовые песчаные формы»

Выполнил студент гр. ЛП-81

Маслов А. В Проверил преподаватель Григорьев В. М Хабаровск 2001 г.

1. Введение

2. Анализ изготовления отливки

2.1. Анализ технических условий

2.2. Анализ конструкции детали

2.3. Выбор и обоснование способа и метода изготовления литейной формы

3. Разработка литейно-технологических указаний на чертеж отливки

3.1. Разработка технических требований

3.2. Выбор положения отливки в форме и плоскости разъема

3.3. Припуски на механическую обработку

3.4. Формовочные уклоны

3.5. Радиусы скруглений

3.6. Отверстия в отливке

3.7. Количество отливок в форме

3.8. Расчет прибылей

3.9. Конструкция литейных стержней

4. Расчет литниковой системы

4.1. Расчетный вес заливаемого металла

4.2. Определение времени заполнения формы

4.3. Определение площади поперечного сечения питателей

4.4. Определение площади поперечного сечения остальных элементов литниковой системы

5. Расчет шихтовых материалов

6. Технология плавки

7. Разработка технологической оснастки

7.1. Выбор литейной модели

7.2. Определение размеров и конструкции модельное плиты

7.3. Выбор типа конструкции и размеров опок

7.4. Выбор материала и конструкции стержневого ящика

8. Определение параметров технологического процесса

8.1. Выбор формовочных и стержневых смесей

8.2. Выбор припылов, красок и т. д

8.3. Описание процесса формовки

8.4. Описание процесса изготовления стержней

8.5. Сборка формы

8.6. Расчет груза

8.7. Установление параметров заливки литейной формы

8.8. Финишные операции изготовления отливки

8.9. Контроль качества отливок

1.

Введение

Литейное производство — это совокупность производственных процессов, результатом которых является получение фасонных отливок заливкой жидкого металла в формы. Литье является наиболее распространенным способом производства заготовок для деталей и машин. Примерно около 70% заготовок (по массе) получают литьем, а в некоторых отраслях машиностроения 90−95%. Так 50% деталей к механизмам и машинам и 80% к станкам изготовляются методом литья. Литьем можно получать детали любой формы весом от 10 г до 250 т, толщиной стенок от 2 до 500 мм и длиной от 10 до 30 мм. Широкое распространение литейного производства объясняется большим преимуществом по сравнению с другими способами производства заготовок (ковкой, штамповкой). Литьем можно получить заготовки практически любой сложности с минимальными припусками на обработку. Это важное преимущество, так как сокращение затрат на обработку резаньем снижает себестоимость изделия и уменьшает расход металла. Кроме того, производство литых заготовок значительно дешевле, чем, например, производство поковок.

Литейное производство является самостоятельной отраслью промышленности.

Почти 25% отливок изготавливается литьем в кокили, оболочковые формы, по выплавляемым моделям, под давлением, центробежным литьем, но наиболее применяемыми остаются одноразовые песчано-глинистые формы.

Непрерывно повышающиеся требования в отношении прочности и облегчения веса отливок вызывают необходимость тщательного изучения основных технологических процессов литейного производства. Качественный и количественный рост литейного производства стал возможным благодаря широкой механизации и автоматизации тяжелых и трудоемких процессов, развитию литейной науки и техники.

Это требует постоянного развития и совершенствования литейного производства, движения его по пути технического прогресса, так как только при этом условии оно в состоянии будет полностью удовлетворять нужды машиностроения в высококачественных и дешевых отливках.

Для успешного развития техники инженерно-технические работники, мастера и рабочие должны не только обладать практическими знаниями и навыками в своей области, но и усвоить теоретические основы производства.

В данном курсовом проекте описывается процесс изготовления заготовки. Разработка технологического процесса изготовления отливки является первой проектной работой по специальности, в процессе которой студенты должны на основе полученных данных предложить оптимальное решение задачи изготовления конкретной отливки по выданному им чертежу детали.

Целью и основными задачами курсового проектирования являются систематизация, расширение, углубления и закрепления теоретических знаний и практических навыков.

2. Анализ отливки

2.1. Анализ технических условий Предоставленная на разработку технологии получения литой детали, отливка «диск», не подвергается каким-либо дополнительным испытаниям. Деталь не испытывает больших динамических и статических нагрузок, не соприкасается с агрессивными средами. Деталь испытывает истирающее воздействие при работе.

Отливка изготавливается из стали 45Л с плотностью р = 7,82 г/см³.

Учитывая требования к детали при проектировании технологии отливки, необходимо обеспечить получение плотного металла без усадочных раковин, повышенные требования предъявляются к внутреннему отверстию.

2.2. Анализ конструкции детали Конструкция детали достаточна технологична для изготовления ее литьем. В детали нет резких переходов толщины стенок, минимальная толщина необрабатываемых стенок 30 мм. Радиусы скруглений 4 мм.

Доступ для обработки внутренних полостей и стенок не затруднен.

Конфигурация внутренней полости не сложна и не вызывает серьезных проблем при ее изготовлении.

2.3. Выбор и обоснование способа и метода изготовления литейной формы Согласно источнику отливку можно отнести:

Ко второй группе по массе, при массе отливки m = 110 кг.

К мелкосерийному производству, при годовой программе 1000 штук.

К первой технологической группе: отливки, имеющие развитые горизонтальные поверхности, механически обрабатываемые с верхней стороны.

Анализ показал, что данную отливку можно изготовить в разовых песчаных формах. Состояние формы — сырая. Форма состоит из двух полуформ.

3. Разработка литейно-технологических указаний на чертеж отливки

3.1. Разработка технических требований Согласно выданному заданию отливка имеет следующую точность где в числители указаны классы точности размеров и масс, а в знаменателе — ряды припусков и степень коробления отливки.

В технических условиях чертежа литой заготовки указывают классы точности размеров 7, класс точности масс 13 т, ряд припусков на механическую обработку 2 и степень коробления 5. На чертеже это обозначается так: 7−13т-2−5 ГОСТ 26 645–85. На чертеже также указывают формовочные уклоны, неуказанные литейные радиусы и усадку сплава.

3.2. Выбор положения отливки в форме и плоскости разъема Положение отливки в форме и разъем формы должны обеспечивать высокое качество отливки, минимальные затраты на ее изготовление и на механическую обработку и возможность применения механизации и автоматизации технологического процесса.

Поэтому положение отливки в форме должно удовлетворять следующим условиям:

Наиболее предпочтительным является такое положение отливки в форме, при котором достигается последовательность затвердевания всех ее частей в направлении расположения прибылей.

Наибольшим преимуществами обладает такой вариант расположения отливки в форме, при котором не происходит коренных изменений положения собранной формы перед заливкой сталью и нежелательных поворотов.

Наиболее благоприятные возможности по уменьшению размеров припусков на механическую обработку достигается, если основные обрабатываемые поверхности стенок отливки располагаются снизу по заливке формы, а при отсутствии такой возможности — вертикально или наклонно.

Наиболее предпочтительно при заливке вертикальное расположение развитых плоских поверхностей отливки, не подвергаемых механической обработке.

Тонкостенные части отливок лучше располагать в нижних горизонтах заливаемой формы, по возможности вертикально или наклонно.

Выбранное положение должно давать возможность проверки толщин тела при сборке формы, а также надежное удержание стержней на месте.

Выбранное положение должно обеспечивать наиболее простое изготовление форм и стержней, что снижает себестоимость отливки.

Также назначается линия разъема, исходя из условий:

Количество используемых стержней должно быть минимально.

Нежелательно пересечение поверхностью разъема формы тех частей отливки, взаимное смещение которых ограничивается требованиями приемки данных деталей.

Наиболее целесообразным является такой вариант, при котором стержни устанавливаются только в нижнюю полуформу.

Плоскость разъема желательно располагать на равном расстоянии от верхнего и нижнего уровней опок минимально возможной суммарной высоты.

Наиболее предпочтительной является плоская поверхность разъема.

плавка отливка оснастка форма

3.3. Припуски на механическую обработку Припуски на механическую обработку в зависимости от допусков размеров отливки устанавливаются согласно ГОСТ 26 645–85 дифференцированно для каждого элемента (табл.1).

Табл.1

3.4. Формовочные уклоны Уклоны нужны для облегчения извлечения модели из формы или отливки из формы, если форма постоянная.

Угол наклона отливки к направлению извлечения модели из формы составляет величину формовочного уклона, который соответствует ГОСТ 3213–80. При использовании металлических (пластмассовых) моделей в условиях мелкосерийного производства величины формовочных уклонов, исходя из табл.2.3, следующие Рис.1

Табл.2

3.5. Радиусы скруглений Нужны для снижения внутренних напряжений, назначают на всех углах. Наиболее важные радиусы скруглений между толстыми и тонкими частями отливки где a и b — толщины соприкасающихся стенок.

Так как на отливке нет сложных переходов, все радиусы скруглений равны 4 мм.

3.6. Отверстия в отливке Внутренняя полость и отверстие формируется при помощи стержня. Других отверстий в отливке нет.

3.7. Количество отливок в форме Так как отливки достаточно большие, в опаках располагаем по 1 отливке.

Для этого выбираем опоки со следующими габаритами: 1000×900×200 и 1000×900×250.

3.8. Расчет прибылей Для данного сплава 45Л необходима установка прибылей, которые будут устранять усадочную раковину и пористость в отливке. Также прибыли удаляют включения, возникшие из-за размыва формы, и попавшие в металл другими путями.

Для эффективной работы прибыли должны обеспечиваться следующие условия:

Прибыль должна затвердевать после отливки и питаемого термического узла Запас жидкого металла в прибыли должен быть достаточным для питания отливки во время ее затвердевания Форма прибыли и ее расположение должны обеспечивать свободный доступ жидкого металла к отливке и питаемому узлу Размеры и масса прибыли должна быть минимальной.

Исходя из этих соображений, назначаем положение и количество прибылей. Необходимо поставить 3 секторные прибыли прямого действия. Прибыли открытые.

Рис.2

Gпр = 90 кг Угол сектора = 60?

3.9. Конструкция литейных стержней Для получения внутренней полости отливки необходим один стержень. Размеры знаков стержня и зазоры принимаем по ГОСТ 3606–80. Стержень больших размеров, поэтому армируется.

Табл.3

Рис.3

4. Расчет литниковой системы Условия получения отливок высокого качества существенно зависят от устройства литниковой системы. Поэтому при проектировании технологических процессов и анализе причин образования литейных пороков большое внимание уделяется влиянию литниковой системы и режима заливки форм на получение годных отливок.

4.1. Расчетный вес заливаемого металла

G =G_ч + G_лс + G_пр

Где G_ч — черный вес отливки, кг

G_лс — масса металла, расходуемого на литниковую систему, кг

G_пр — масса прибылей, кг

Согласно табл.39 G_лс = 0,08 G_ч = 0,08 * 120 = 10 кг

G = 120 + 10 + 90 = 220 кг

4.2. Определение времени заполнения формы Определение оптимального времени заливки формы является основой расчета литниковой системы. Существует много методик расчета, мы воспользуемся формулой, принятой в работах Г. М. Дубицкого Где s — коэффициент времени, значения которого для соответствующих групп отливок приведены в табл.18. s = 0,9

? — расчетная толщина стенки отливки, мм.? = 30 мм

? = 0,9 (30*220)^1/3 = 17 с.

После определения времени заливки определяют скорость подъема металла в полости формы:

V = H/?

Где H — высота полости формы, мм

V = 250/17 = 16 мм/с Найденное значение должно быть больше критической скорости, значение которой приведены в табл.19: V_кр = 12 мм/с.

V > V_кр

4.3. Определение площади поперечного сечения питателей Суммарное сечение питателей определяют по формуле Где L — поправочный коэффициент, на жидкотекучесть, для углеродистых сталей = 1.

K — скоростной коэффициент, определяется по табл.20 в зависимости от относительной плотности:? = с/v = 0,15, тогда k = 0,8.

Так как в литниковой системе предусмотрено три питателя, то площадь одного питателя будет 5,5 см².

4.4. Определение площади поперечного сечения остальных элементов литниковой системы Дальнейший расчет элементов литниковой системы ведется по суммарной площади питателей. Для стального литья рекомендуется следующее соотношение элементов литниковой системы Форму и размеры элементов литниковой системы, соответствующих расчетной величине площади их поперечного сечения, берем из табл.7−20.

Размеры: Питателя шлакоуловителя стояка Рис.4

a =36 мм a = 68 мм

b =30 мм b = 52 мм d = 50 мм

h =17 мм h = 30 мм

5. Расчет шихтовых материалов Шихтовыми материалами или шихтой называют металлические и неметаллические материалы, используемые для приготовления литейных сплавов.

К металлической части шихты относят доменные чугуны, лом, возврат и легирующие элементы, вводимые в шихту для получения отливок с заданными механическими свойствами.

К неметаллической части шихты относят флюсы, применяемые для образования и удаления из жидкого сплава легкоплавких шлаков, кокс.

Для приготовления расплава с требуемыми свойствами и, следовательно, качественной отливки выполняют контроль шихтовых материалов на соответствии их требованием стандартов и технических условий.

Расчет шихты заключается в определении весовых соотношений различных компонентов, загружаемых в печь для получения расплава заданного химического состава. Чаще шихту в производственных условиях рассчитывают методом подбора.

Для электросталеплавильных печей шихта, помимо определенного химического состава, должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Куски должны быть приведены в состояние, удобное для загрузки печей, шихтовые слитки. Трубы не допускаются.

2. Не допускается наличия цветных металлов и вредных примесей; металл не должен быть проржавленным, горелым и разъединым кислотами и щелочами. Налет ржавчины не допускается. Засоренность безвредными примесями допускается до 1% по весу.

3. Размеры куска должны быть не более 600×350×200 мм. Толщина металла должна быть не менее 10 мм.

4. По массе куски должны быть не менее 0,15 кг.

5. При ручной загрузке вес куска не должен превышать 40 кг.

Химический состав компонентов шихты для выплавки стали 45Л. Табл.4

Состав шихты для выплавки стали 45Л Табл.5

Проверка расчета шихты Табл.6

6. Технология плавки Плавка стали ведется в индукционной тигельной печи с кислой футеровкой. Марка печи ИСТ — 1 емкостью 1000 кг.

В электропечах всегда восстановительная атмосфера (при соответствующей герметичности). Плавка проводится без окисления, тоесть шихта расплавляется, сталь раскисляется и выпускается в ковш.

Тепловой режим плавки — интенсивный нагрев в период окисления примесей и слабый нагрев в период восстановительных реакций. Этот режим повышает стойкость футеровки печи и снижает расход электроэнергии.

Порядок загрузки индукционной печи: стружка (до 4% от веса загрузки), мелкая часть шихты, ферросплавы и остальная часть шихты. Крупные куски шихты устанавливают вертикально, параллельно индуктору. Необходимо следить за плотностью загрузки шихты. Затем тигель закрывают и включают ток. В процессе плавки не допускается образование «мостов» (задержка опускания шихты — нижняя часть шихты расплавляется раньше), осаживать шихту.

После расплавления подается шлаковая смесь, для кислой футеровки — известь и 20% плавикового шпата. Она предохраняет металл от угара легирующих примесей и насыщения газами. Спустя некоторое время, по необходимости, шлак скачивают и наводят новый.

Корректировку содержания марганца и кремния проводят за 10 минут до выпуска металла. Металла до выпуска выдерживается в печи без тока 10 минут. Алюминий подается в ковш.

Раскисление проводят либо диффузионным методом, либо методом «осаждения». При диффузионном методе после скачивания окисленного шлака в ванну вводят 0,3% Mn и наводят раскислительный шлак. Первая смесь: 2,5 кг извести и 6 кг песка (на 1 т стали); через 10−15 мин дается вторая смесь: 3,5 кг извести, 8 кг песка, 1 кг плавикового шпата, 0,7 кг кокса и 3 кг 75%-ного ферросилиция (на 1 т стали). Через 35−45 минут присаживается нужное количество ферросплавов. После 10 минут выдержки и проверки температуры металл выпускается. В ковше металл раскисляется алюминием (~0,5 кг/1т).

При методе осаждения по получении в стали нижнего предела содержания углерода в печь одновременно несколькими лопатками песка дается ферромарганец и ферросилиций (из расчета содержания кремния не более 0,15%). Выдержка с закрытой крышкой не менее 10 минут. Затем дается расчетное количество ферромарганца и 45%-ного ферросилиция в количестве 5 кг на 1 т стали. После выдержки 15 минут и проверки температуры металла его выпускают. Металл в ковше раскисляют алюминием (~1,0 кг/т). максимально допустимое количество закиси железа в шлаке 8%, а закиси марганца 15%.

Преимущества этого процесса: самое высокое качество металла как по газонасыщенности, так и по неметаллическим включениям; процесс ведется в восстановительное среде; угар легирующих элементов минимальный и высокая скорость процесса.

Недостатки: очень затруднено очищение металла от вредных примесей (серы и фосфора) и низкая стойкость тигля.

7. Разработка технологической оснастки

7.1. Выбор литейной модели В условиях мелкосерийного производства можно использовать алюминиевые модельные комплекты, изготовленные из сплава типа Ал10 В (ГОСТ 2685−75).

Средний габаритный размер = 790 мм, тогда согласно табл.2.25 толщина стенки модели равна 15 мм, радиусы внутренних скруглений 5 мм, толщина ребер жесткости 12 мм.

7.2. Определение размеров и конструкции модельное плиты Модельную плиту выбираем в соответствии с ГОСТ 20 090–74. Для опоки с размерами 1000×900 (размеры в свету), размеры модельной плиты 1100×1000. Выполняется плита из материала СЧ20 (ГОСТ 1412−70).

Рис. 5 Модельная плита Опока соединяется с плитой при помощи штырей.

К модельной плите модель крепится с помощью болтов. Для нижней опоки на модельной плите крепят питатели и часть модели, а для верхней — шлакоуловитель, стояк, прибыли и модель.

7.3. Выбор типа конструкции и размеров опок Материал для изготовления опок Ал5 (ГОСТ 2685−75). Алюминиевые опоки применяются для ручной формовки. По конфигурации опоки прямоугольные. Способ центрирования опок — на штырь. Втулки центрирующие изготавливаются из материала сталь 15. Материал штырей сталь 45 HRC 40−45.

Рис.6

7.4. Выбор материала и конструкции стержневого ящика Стержневой ящик изготавливается из материала АЛ10 В (ГОСТ 2685 75), толщина стенки 15 мм, ребра жесткости не устанавливаются. В ящике одновременно изготавливаются 1 стержень. Ящик вытряхной, и не имеет линию разъема. Со стороны выемки стержня устанавливают прокладку, которая выходит вместе со стержнем, и потом отсоединяется. Со стороны набивки устанавливают защиту из стального листа, с помощью болтов. Также зашита устанавливается с нижней стороны.

Рис.7

8. Определение параметров технологического процесса

8.1. Выбор формовочных и стержневых смесей Наполнительная смесь для формовки по сырому Оборотная смесь — 89−93%.

Кварцевый песок — 7,2−3,0%

Жидкое стекло — 3,8−4,0%

Вода — сверх 100%

Свойства смеси:

Газопроницаемость — 300 ед.

Влажность — 3,5−4,0%.

Прочность на сжатие — 100−130 кПа.

Облицовочная смесь.

Оборотная смесь- 52−59%

Песок кварцевый — 37−27%

Глина — 4,1−6,6%

Жидкое стекло — 6,7−7,0%

Едкий натр — 0,2−0,4%

Свойства смеси:

Газопроницаемость — 50 ед.

Влажность — 4,7−5,3%.

Прочность на сжатие — 200 кПа.

В смеси используют песок марки К016А (кварцевый, мелкий, остаток на верхнем сите больше чем на нижнем).

Способ приготовления.

Приготовления смесей должно производиться в соответствии с технологической картой или инструкциями, с точным соблюдением рекомендуемых рецептур и продолжительности операций. Приготовление состоит из нескольких операций:

Дозирование составляющих и их перемешивание в сухом состоянии. Оборудование: дозаторы, бегуны, смесители непрерывного действия.

Добавление воды и добавочное перемешивание. Оборудование: бегуны или смеситель.

Добавление связующих веществ и вспомогательных присадок и перемешивание. Оборудование: то же.

Вылеживание.

Разрыхление и транспортировка в раздаточные бункера по рабочим местам. Оборудование: транспортеры.

Стержневая смесь.

Кварцевый песок — 88−89%

Формовочная глина — 1−2%

Жидкое стекло — 7−10%

Раствор едкого натра — 1,2%

Древесные опилки — 10%

Свойства смеси:

Газопроницаемость — >150 ед.

Влажность — 3,0−4,5%

Предел прочности в сыром состоянии — 10−20 кПа.

Предел прочности после сушки — 700−1000 кПа.

Смесь готовится примерно также, как и формовочная. А жидкую композицию готовят отдельно и подают в бегуны или смеситель уже готовой.

Преимущества применения быстросохнущих смесей:

Не нужны крючки, шпильки и каркасы, что повышает производительность труда при формовке Исключается или значительно сокращается продолжительность сушки Сокращается брак форм и стержней в 1,5−2 раза Снижается себестоимость отливок В быстросохнущих смесях в качестве связующего применяют жидкое стекло с модулем 2−3.

Использование жидкого стекла с большим модулем приводит к быстрому затвердеванию смеси, ее комкованию и ухудшению пластичности.

Увеличение содержания глинистой составляющей до 5% несколько улучшает пластичность смеси, повышает прочность во влажном состоянии при незначительном снижении огнеупорности. Добавка до 30% отработанной смеси не увеличивает пригара, но значительно сокращает расход свежих материалов и стоимость смеси.

Добавка 1,0−1,5%-ного раствора едкого натра обеспечивает более длительное сохранение пластичности смеси и повышает прочность после просушки.

Для уменьшения прилипания смеси к стенкам стержневого ящика в смесь вводят 0,5% мазута. Для облегчения выбивки стержней в смесь добавляют 5−6% молотого каменного угля или 1,0−1,5% древесного пека, древесные опилки, торфяную крошку и т. д. Но при этом слегка увеличивается пригар.

Быстросохнущие смеси можно применять с деревянными и металлическими моделями и стержневыми ящиками.

Процесс затвердевания смеси можно проводить тремя методами:

Продувкой в течении 30−90 секунд углекислым газом Поверхностной подсушкой под переносным сушилом в течении 15−60 минут. При сушке в стационарном сушиле иногда происходит отслоение поверхностей, ранее затвердевшей корки вследствие давления паров воды во внутренних частя формы.

Провяливанием стержней на воздухе в течении 2−4 часов.

Наибольшую прочность обеспечивает поверхностная подсушка.

8.2. Выбор припылов, красок и т. д.

Для стального литья применяют краски на основе циркония. Они являются хорошими антипригарными покрытиями, также с помощью красок на основе циркония можно эффективно регулировать скорость охлаждения массивных частей отливки.

Покраске подлежат полуформы и стержни.

В качестве разделительного покрытия при формовке и изготовлении стержней применяют молотый графит, смесь из керосина и мазута.

Краска:

Циркон — 59%

Смола ФФ-1СМ — 11,4%

Поливинилацетат бисерный — 1,6%

Растворитель обувного гранитоля — 28%

Плотность покрытия — 1,70−1,75%

8.3. Описание процесса формовки

1. Подготовка модели к формовке.

Осмотр, нанесение разделительного покрытия и установка ее на место для набивки форм.

2. Предварительное заполнение смесью.

Подача смеси в форму и уплотнение смеси.

3. Окончательное заполнение смесью.

4. Удаление излишков смеси.

5. Выемка модели из формы.

Раскачивание и выемка модели. Разворот форм полостью наверх.

6. Исправление повреждений, отделка и окраска.

Набивка поврежденных мест и укрепление их шпильками. Прошпиливание формы.

7.Сборка формы.

8.4. Описание процесса изготовления стержней

1. Подготовка стержневого ящика.

Отчищают рабочих поверхности стержневого ящика от пыли и остатков смеси. Наносят разделительное покрытие. Разъемные части скрепляют откидными болтами с барашками.

2. Предварительное заполнение стержневого ящика и уплотнение смеси.

3. Установка каркаса.

4. Окончательное заполнение стержневого ящика.

Уплотняют смесь вокруг каркаса, постепенно заполняя стержневой ящик.

Насыпают смесь до верха и уплотняют ее, при необходимости смесь добавляют.

5. Удаление излишков стержневой смеси.

Излишки удаляют с помощью ножей или гладилок.

Делают наколы.

6. Извлечение стержня из стержневого ящика.

Ящик разбирают и вынимают стержень, при необходимости стенки слегка постукивают киянкой.

7. Отделка стержня.

Тщательно заделывают выявленные неплотности, подрывы, поврежденные при извлечении части стержня, сквозные наколы. Отделанный стержень сушат.

8.5. Сборка формы

1. Подготовка форм к сборке.

Нижнюю полуфориму ставят на строго горизонтальный плац, по необходимости полуформы в отдельных местах красят и подсушивают. Поверхность полуформ отчищают.

2. Подготовка стержней к сборке.

Проверяют качество сушки. При пережоге стержне отбраковывают, при остаточной влаги более 0,5% их направляют на повторную сушку. Все трещины, поврежденные места заделывают смесью, подсушивают и красят.

3. Установка стержня в нижнюю полуформу.

Стержень отчищают от пыли и прилипшей смеси и устанавливают в форму в порядке, предусмотренном технологией.

4. Отчистка собранных полуформ от остатков смеси.

После сборки пыли и остатки смеси тщательно убирают. Если необходимо продувают каналы литниковой системы.

5. Соединение полуформ.

В нижнюю полуформу устанавливают штыри, по которым центрируется верхняя полуформа.

6. Установка литниковых чаш.

Литниковые чаши устанавливают на постель из наполнительной смеси, не допускается попадание смеси в каналы формы.

7. Крепление формы под заливку.

Существует много способов креплений форм. Для данной отливки крепления не требуются (см. 8.6).

8.6. Расчет груза Для предотвращения поднятия верхней полуформы металлом их форму скрепляют. Крепеж может осуществляться разными способами (скобами, болтами, цепями, грузом и т. д.).

Для данной формы мы выбираем крепление грузом, который можно рассчитать несколькими способами, но смысл заключается в определении силы всплытия стержня и силы поднятия формы металлом, а также веса стержня и верхней полуформы.

F_вс = (1,3−1,4)(Р_ст + Р_ф)

Где Р_ст— силы всплывания стержня Р_ф— сила подъема полуформы металлом

F_вс— сила подъема верхней полуформы Р_ст = G — g

Где G — вес металла, вытесненного стержнем

g — вес стержня Р_ф = НdF

Где Н — высота металла в чаше

d — плотность металла

F — площадь формы по разъему Согласно расчетам требуемая масса груза 300 кг.

8.7. Установление параметров заливки литейной формы Заливку форм осуществляют из стопорного ковша емкостью 500−1000 кг.

Температура выпуска металла из печи ~1550 градусов. Пре заливке литейных форм температура должна быть не ниже 1420 градусов.

При заливке форм обеспечивают постоянный уровень металла в литниковой чаше.

8.8. Финишные операции изготовления отливки

1. Выбивка отливки.

2. Выбивку производят на выбивных решетках, после необходимого охлаждения отливки. Стальные отливки рекомендуют охлаждать в форме до 400−500 градусов.

3. Удаление стержней.

4. Стержни удаляют после остывания отливки до комнатной температуры, с помощью очистного галтовочного барабана.

5. Удаление литников и прибылей.

6. Прибыли и литники удаляются у мелких отливок при выбивке, оставшиеся части удаляются с помощью молотка ил пресса.

7. Очистка поверхности.

8. Служит для устранения пригара и улучшения поверхности отливки.

9. Отчистку поверхности отливки осуществляют в дробометном очистном барабане.

10. Зачистка отливок.

11. Ее проводят с целью удаления мелких заливов, остатков литников и прибылей, а также других неровностей на поверхности отливки. Эту операцию выполняют с помощью абразивных кругов, установленных на различных станках.

12. Термическая обработка отливок.

13. Отливки в литом состоянии имеют крупнозернистую структуру, высокую твердость, низкие прочностные и пластические свойства. В них сохраняются значительные внутренние напряжения. Структура и свойства отливок значительно могут быть улучшены термообработкой.

14. Для стальных отливок обычно проводят термообработку. Могут проводить различные виды термообработки (для данной отливки и марки стали — нормализацию). Это охлаждение на воздухе с температур 800−850 градусов. Применяют для улучшения микроструктуры, уменьшения внутренних напряжений, повышения механических свойств.

8.9. Контроль качества отливок Контроль за качеством выпускаемых отливок осуществляет отдел технического контроля (ОТК). Работа контролеров ОТК, как правило, специализирована, и каждое подразделение отдела выполняет строго определенные функции, к которым относят:

— Контроль качества изготовления и эксплуатационного состояния технической оснастки.

— Контроль качества изготовления модельных комплектов.

— Входной контроль качества основных и вспомогательных материалов.

— Выборочный пооперационный контроль исполнения технологического процесса.

— Контроль качества готовых отливок.

За исключением контроля качества готовых отливок, перечисленные выше функции ОТК строго не регламентируются и определяются внутренней структурой производства, различными инструкциями и положениями.

Основанием для контроля качества готовых отливок служат ГОСТы, действующие технические условия, чертежи на отливку со специальными конструктивными и технологическими требованиями к ней.

Данная отливка не подвергается специальным методам контроля, каким как контроль на гидропроницаемость, контроль массы др.

Данную отливку подвергают следующим видам контроля:

— Контроль размерной точности.

Отливку проверяют на соответствие их чертежу. Контроль выполняют на плите линейкой, штангенциркулем, циркулем, шаблонами и другим инструментом.

Проверяют каждую первую партию отливок после смены модельного комплекта.

— Контроль внешнего вида качества поверхности отливки. Выявление дефектов.

Контроль выполняют визуально на соответствие отливок ТУ; шероховатость поверхности определяют по специальным образцам. Дефекты отливок выявляются выборочной механической обработкой, магнитной дефектоскопией, рентгеновским способом контроля и др.

— Контроль микроструктуры.

Микроструктуру отливок определяют по вырезанным из отливок образцам. Из образцов изготавливают шлифы. Проверяют выборочно в соответствии с технологической инструкцией.

Другие виды контроля могут быть проведены по желанию заказчика.

8.10 Дефекты отливок Заключительной операцией контроля отливки является приемка. При приемке качество готовых отливок оценивают по точности размеров, шероховатости, механическим свойствам и др. Объем требований к качеству металла определяется стандартом или ТУ. Отливки принимают технические контролеры в соответствии с чертежом, литейной технологией и стандартом предприятия.

При несоблюдении технологии приготовления формовочных и стержневых смесей, технологии изготовления форм и стержней, низкой температуры расплава, малой скорости заливки форм появляются такие дефекты поверхности как повышенная шероховатость; пригар; поверхностное окисление; спай; заливы и др.

При понижении жидкотекучести сплава, малом напоре и порции расплава, утечки расплава из формы, плохого состояния технологической оснастки возникают дефекты размеров, форм и массы: недолив; сдвиг; коробление и др.

При ранней выбивки отливки из формы, слабом или неравномерном уплотнении форм, стержней, плохой вентиляции появляются дефекты тела отливки: трещины; раковины.

При неправильных технологическом процессе, шихтовке, технологии плавки появляются такие дефекты материалов как несоответствие химсостава, по структуре, по механическим свойствам.

Способы исправления дефектов.

Любые дефекты на поверхностях отливки можно устранить газопламенной наплавкой. В качестве горючего газа используют ацетилен, природный газ, пропан-бутан. Присадочный материал должен быть близким по составу к основному металлу отливки. Местный нагрев выполняют пламенем сварочной горелки.

С помощью сварки-пайки исправляют отдельно расположенные раковины небольших размеров на механически обработанных поверхностях отливки, а также раковины средних размеров. Сварку-пайку выполняют с предварительным местным нагревом поверхности отливки до t=300−400 С или без нагрева. Нагревают отливку пламенем сварочной горелки или индукционными токами промышленной частоты. Полностью удаляют поражённый слой металла. Заваренное место накрывают асбестом, чтобы снизить скорость охлаждения.

Заделкой раковин пробками исправляют отдельно расположенные раковины мелких размеров. Раковину рассверливают, нарезают в отверстие резьбу и ввёртывают металлическую вставку, которую заваривают или чеканят. Затем обрабатывают вставку заподлицо с телом отливки.

Замазками, мастиками и пастами заделывают ужимины, несквозные раковины и поры глубиной не более 1/3 толщины стенки. Дефектное место вырубают, обработанную поверхность обезжиривают и сушат. Замазку, мастику или пасту наносят шпателем. После затвердевания зачищают слесарной пилой, наждачным кругом, шкуркой, обдувают сжатым воздухом и грунтуют. Широко применяются замазки на основе эпоксидной смолы.

Состав пасты Жидкое стекло — 35−48%

Маршаллит — 35−50%

Графит — 0−10%

Порошок марок ПМЖ или ПЖСМ Шлак феррохромовый — 5−7%

Список литературы

Г. Г. Абрамов «Справочник молодого литейщика», М: Высшая школа, 1991

П.Ф. Василевский «Технология стального литья», М: Машиностроение, 1974.

А.Л. Заводнов «Расчет литниковых систем», Хабаровск: ХГТУ, 1979

А.М. Михайлов «Литейное производство», М: Машиностроение, 1987.

А.А. Рыжиков «Технологические основы литейного производства», М: Машгиз, 1962.

Б.П. Захаров «Разработка технологического процесса формовки», М: Машгиз, 1962.

А.Н. Соколов «Основы литейного производства», Л: Лениздат, 1958.

Н.Д. Титов «Технология литейного производства», М: Машиностроение, 1968.

М.Н. Сосненко «Современные литейные формы», М: Машиностроение, 1967.

Б.Т. Фишер «Разработка чертежей отливок», М: Машгиз, 1963.