Литейное производство

Получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По формуле  (6.21) получаем:

 

 

 

Находим силу тяжести Fт по формуле:

   Fт=(mоп+mф.с.)·g ,                                      (6.33)

где         mоп=27,5 кг, масса опоки;          

mф.с. – масса формовочной смеси.

Находим массу формовочной  смеси по формуле:

mф.с.= ρф.с.·(Воп·Lоп·Hоп – mотл/ρме) ,         (6.34)

где ρф.с = 1650 кг/м³ , плотность формовочной смеси;

Воп = 0,5 м, ширина опоки в свету;

Lоп = 0,4 м, длина опоки в свету;

 

                      Hоп= 0,15 м, высота верхней опоки;

mотл =45,62 кг, металлоёмкость формы;

ρме = 7600  кг/м³, плотность сплава в твёрдом состоянии.

По формуле (6.23) получаем:

mф.с = 1650·(0,5·0,4·0,15-45,62/7600)=39,6 кг

По формуле (6.23) получаем

 

                          Fт=(27,5+39,6)·9,8=671 Н

 

Условие (6.24)  для  определения  веса груза выполняется:

 

                          Fт > Fме·К или 671>152,5

Форму нагружать не надо.

 

6.4   Расчёт нижней  полуформы на прочность

 

             Необходимо проверить нижнюю  полуформу на прочность, потому  что имеется вероятность разрушения  формы массой верхней полуформы  и груза.

Условие прочности нижней полуформы:    σ < 0.25 кгс/см² (6.35)

             Определяем σ по формуле:

 

 

                                 (6.36)

 

где      G=67,1 кг, масса верхней полуформы;

            mгр = 0 кг, масса груза (нет нагружения формы);

            F = 0,2 м², площадь опоки в свету;

            n = 2 шт., количество отливок в форме;

 fотл - площадь сечения отливки по разъёму формы;

                 fл.с. -  площадь элементов литниковой системы.

По формуле (6.30 )определяем σ:

 

σ = 432 кгс/м² = 0.0432 кгс/см²

Исходя из условия  (6.27)  следует, что прочность нижней полуформы обеспечена.[4]

 

 

 

7 Выбор опок для  изготовления литейной формы

 

        Литейная форма состоит из 3-х  опок (размеры в свету по ГОСТ 2133-75):

-верхняя  500×400×150мм (27,5 кг);

-нижняя   500×400×150мм (27,5 кг).

        Материал опок – чугун; категория опок (по массе) – ручные (все < 60 кг); по положению при заливке опок – горизонтальное.

        Средний размер опок в свету  (L+B)/2=(500+400)/2=450 мм

        Габаритные размеры модели с  литниковой системой составляют L×B×H=360×360×234мм.

        Минимальные внутренние размеры  опок получаются, если к габаритным  размерами модели с литниковой  системой прибавить некоторые  расстояния a, b, c.

        Расстояние а (от тела отливки или модели до края опок)  для мелких опок  составляет 30-50 мм (принимаем 40 мм).

        Расстояние b (от модели до нижней плоскости) для мелких опок составляет 40-60 мм (принимаем 50мм).

        Расстояние с (от модели до верхней плоскости формы) для мелких опок составляет 40-60 мм (принимаем 50 мм). [5]

       Крепление опок на  штырь.

       Стандартные  элементы опок:

       Втулки  для чугунных опок по ГОСТ 15019-69: 

       Штыри  для чугунных опок по ГОСТ 20122-74: .

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8  Расчёт шихты и  выбор плавильного агрегата

 

8.1  Расчёт  шихты

     

Принимаем массу металлозавалки  М = 800 кг.

      Записываем  средний состав данной марки стали 25Л и вычисляем среднее содержание элементов.

 

Элемент	Хим. состав	Среднее содержание
С   Si   Mn   S   P	0.32-0.4   0.2-0.52   0.4-0.9   не более 0.045   не более 0.04	Сср=0.36          Siср=0.36   Mnср=0.65            0.045   0.04

Таблица 8.1  Среднее  содержание элементов  в сплаве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угар элементов при  плавке в индукционной тигельной  печи с кислой футеровкой составляет: Сугар – 5 %, Siугар – 7 %, Mnугар – 7 %

Рассчитаем сколько  надо ввести в шихту каждого элемента с учётом угара:

 

 

 

 

Таблица 8.2  Состав шихты  и химический состав компонентов  шихты.

 

Компонент шихты	С	Si	Mn	P	S
Стальной лом (25Л) Возврат	0.36 0.36	0.27 0.27	0.65 0.65	0.035 0.035	0.04 0.04

 

Расчётные данные заносим  в таблицу:

Компонент шихты	Масса		С	Si	Mn	P	S
	%	кг
Стальной лом  Возврат Итого	0.4 0.6 1	320 480 800	0.144 0.216 0,36	0.108 0.162 0.27	0.26 0.39 0.65	0.016 0.024 0.04	0.018 0.027 0.045

Таблица 8.3  Расчётная таблица

 

 

        Исходя из таблицы видно, что углерода не хватает  0.379 – 0.36= 0.019 %

или  на одну металлозавалку 800 кг не хватает 0.019 · 800/100 = 0.152 кг.

Недостаток углерода восполним введением карбюризатора  – электродной графитовой стружки.

1 кг карбюризатора  содержит 0,95-0,98 кг углерода, тогда  с учётом угара равного 18 % при  введении электродной графитовой  стружки в отливку попадёт  0,779-0,804 кг углерода.

Тогда в шихту надо ввести карбюризатора  0.152/0.0.855 = 0.177 кг

на  800 кг или в пересчёте на 100 кг  0.177·100/800 = 0.022 кг.

         Из таблицы видно, что кремния тоже не хватает  0.387-0.27=0.117 % или на одну металлозавалку 800 кг не хватает 0.177·800/100=0.937 кг.

Недостаток кремния  восполним введением ферросилиция ФС45.

          1 кг ферросилиция ФС45 содержит 0,41-0,47 кг Si, тогда с учётом его угара, равного 8%, при введении ФС45 в отливку попадёт 0,38-0,43 Si.

           Тогда в шихту надо ввести  ФС45   0.937 /0,38=2.465 кг на 800 кг

или в пересчёте на 100 кг  2,465 ·100/800=0.308  кг

Из таблицы видно  что марганца хватает, 0,669-0,65=0,049 % или на одну металлозавалку 800 кг не хватает 0,049 •800/100=0,391

            Тогда в шихту надо ввести  ФМн75       0,391/0,64= 0,612 кг на 800 кг

или в пересчёте на 100 кг  0,612 •800/100=0,076  кг

На основании расчёта  шихты для сплава 25Л, выплавляемого  в индукционной тигельной печи  с основной футеровкой  методом  подбора можно 

написать следующий  состав шихты:

Стальной лом (25Л)            320

Возврат                                480___

Итого                                    800+0.177+2.465+0.612

                                         

8.2  Выбор плавильного   агрегата

 

            Для плавки стали 35Л применяем индукционную  тигельную печь типа ИСТ-2,5/1,0С4 с основной футеровкой.

        

8.2.1  Характеристика  печи ИСТ-1/1,6С6

 

Номинальная ёмкость, т__________________________________________1

Номинальная мощность печного  трансформатора, кВ·А_______________400

Мощность, потребляемая установкой, кВт__________________________3700

Частота тока, Гц__________________________________________________50

Номинальное напряжение, В:

       питающей  сети_____________________________________6000 или 10000

       контурной  цепи (индуктора)__________________________________495

Расчётная температура перегрева металла, ºС________________________1400

Производительность по плавлению и перегреву до 1400 ºС, т/ч__________0.6

Расход электроэнергии на плавление и перегрев до 1400 ºС, кВт·ч/т______630

Время плавления и  перегрева до 1400 ºС, ч___________________________1.7

Мощность, потребляемая при выдержке металла при 1400 ºС , кВт______55

Расход воды на охлаждение, м³/ч __________________________________4.15

Общая масса электропечи  с расплавленным металлом, т_______________6

Общая площадь, занимаемая установкой, м²_________________________50

 

8.2.2  Футеровка печи     

          Для плавки стали в индукционной  тигельной печи применяем основную футеровку.

         Характеристика футеровки:

Массовая доля составляющих:

           1.Наполнительная смесь:

           Магнезит – 70 %;

 Хромомагнезит – 20 %;

 Шамот( Al₂O₃+SiO₂+CaO) – до 10 %;

 

 2.Связующие:

 бура –3-4%:

 жидкое стекло–2-3%

 

9 Обоснованный  выбор способа формовки и технологии  изготовления стержней

           Способ изготовления формы определяется реальными производственными возможностями цеха, а также серийностью отливок. Выбор способа изготовления зависит от нескольких показателей, такие, как габариты отливки и характер производства.

           Литейные формы изготавливают вручную, на формовочных машинах, полуавтоматических и автоматических линиях.

          Так как данная отливка имеет вес менее 500 кг, то отливку будем заливать по-сырому. Заливка по-сырому является более технологичной, так как отпадает необходимость в сушке форм, что значительно ускоряет технологический процесс.

           В условиях серийного производства (серийность 5000 шт.) целесообразно использовать машинную формовку.

В условиях серийного производства стержни изготавливаем машинным способом в металлическом стержневом ящике

             При механизации процесса формовки  улучшается качество уплотнения, возрастает точность размеров  отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего и улучшается санитарно-гигиенические условия в цех, уменьшатся количество бракованных отливок.

            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10  Выбор составов формовочных и стержневых смесей

 

10.1 Состав формовочной смеси

 

        а) Облицовочная смесь:

Состав смеси:

- кварцевый песок 1К₁О₂01 ГОСТ 2138-91  (40-50%);

- пылевидный кварц  (10%);

- отработанная смесь  (80-40%);

- глина  БС1Т1 ГОСТ 28177-89 (3-6.5%);

- древесные опилки (10-12%).

Основные свойства:

- газопроницаемость (70-100 ед.);

- влажность (3.5-4.5 %);

- прочность при сжатии  во влажном состоянии (0.3-0.5 МПа).

     

          б) Наполнительная смесь:

- кварцевый песок 2К20202ГОСТ 2138-91  (5.05-50%);

- отработанная смесь  (80-40%);

- глина БС2Т2 ГОСТ 28177-89 (4-9%);

- сульфидная барда  (до 0,5 %).

Основные свойства:

- газопроницаемость (100 ед.);

- влажность (5-7 %);

- прочность при сжатии  во влажном состоянии (0.3-0.5 МПа).

              

10.2 Состав стержневой смеси

       

   Стержни относятся к 4 классу

           Состав стержневой смеси:

-кварцевый песок 1К₁О₂016 ГОСТ 2138-91  (93-55%);

-глина БС2Т1 (7.5-5%);

-отработанная смесь  (40%)

-сульфидная барда  (2-3%)

-опилки древесные  (0.2%)

Основные свойства:

-газопроницаемость (70 ед.);

-влажность (4.5-5.5 %);

-прочность при сжатии  во влажном состоянии (0.15-0.25 МПа).

-прочность при сжатии  в сухом состоянии (2-3 МПа).

 

10.3 Состав противопригарной краски

 

           В качестве противопригарной  краски выбираем краску марки   СТ.

 Состав краски марки  СТ  для форм и стержней стальных отливок:

-пылевидный кварц(72%);

-бентонит (1.65 %);

-мылонафт (1.25%);

-вода (18 %);

-пектиновый клей (7.1 %);

Свойства:

-плотность (1.4-1.5 г/см³).

В процессе окраски стержней или форм необходимо регулярно перемешивать краску, чтобы не было осаждения составляющих[1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11 Описание  технологических цепочек изготовления  формы и стержней

     Изготовление формы 

           Уплотнение формы производим пескомётом. Основным рабочим органом пескомета является метательная головка. Формовочная смесь через отверстие в торцовой стенке кожуха подается внутрь головки пескомета. Вал  с ротором и метательной лопаткой  вращается (1450 об/мин). Метательная лопатка захватывает порцию формовочной смеси (пакеты) и с большой скоростью (до 16—30 м/с) выбрасывает эти пакеты через окно  практически непрерывной струей. Падая в опоку, пакеты формовочной смеси ударяются о модель и модельную плиту, уплотняются за счет кинетической энергии удара. Для обеспечения требуемого уплотнения формовочной смеси необходимо метательную головку равномерно перемещать над опокой, что требует определенных навыков рабочего. В отличие от встряхивающих и прессовых формовочных машин пескомет выполняет сразу две операции: подачу формовочной смеси в опоку и ее уплотнение. Пескомет является высокопроизводительной машиной.