Проект цеха литья чугуна в формы из ХТС мощностью 15000 тонн в год

Умывальники размещаются  в отдельном помещении, смежном с гардеробными. Умывальники также устанавливаются в тамбурах и туалетах. Умывальники закрепляются на стенах, облицованных глазурованной плиткой. Санузлы оборудуются кабинами. Двери кабин открываются наружу. Кабины оснащаются унитазами.

Административно-конторские помещения – это совокупность комнат для размещения руководящего состава цеха, технологического отдела, планово-распределительного бюро, бухгалтерии.

Комнаты отдыха. Количество посадочных мест в этих помещениях равно числу работающих в наиболее многочисленной смене.

В площадь административно-бытового корпуса входят площади коридоров, лестниц, которые ориентировочно составляют 25% при ширине коридора 3 м  от суммарной площади, занятой всеми служебно-бытовыми помещениями.

Планировка и разрезы  цеха представлены на чертежах ДП 03.01.08 и ДП 03.02.08.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Технологическая часть.

3.1. Анализ технических  условий на отливку.

Отливка «Муфта» изготавливается из серого чугуна СЧ 20, имеет внутреннюю полость, которая выполняется песчаным стержнем.

Таблица 3.1 

Химический состав и механические свойства серого чугуна ГОСТ 1412 – 85

Марка чугуна	Содержание элементов, % (остальное железо)					Механические свойства
	С	Si	Mn	P	S	σВ	HB
				Не более		МПа
СЧ 20	3,3 – 3,5	1,4 – 2,4	0,7 – 1,0	0,2	0,15	200	170-241

 

Рассмотрим влияние  химических элементов на структуру  и свойства чугуна.

С – в наибольшей степени  способствует графитизации чугуна, понижает прочность, повышает пластичность, улучшает литейные свойства.

Si – способствует графитизации чугуна, укрупняет графитовые включения, повышает механические свойства, улучшает литейные свойства.

Mn – нейтрализует вредное влияние серы, тормозит процесс графитизации, повышает склонность к отбелу, устойчивость аустенита, дисперсность перлита, прочность, ухудшает литейные свойства.

S – сильно тормозит графитизацию, способствует образованию горячих трещин, понижает механические и литейные свойства.

Р – в небольшой  степени способствует процессу графитизации, повышает прочность, твёрдость, износостойкость, жидкотекучесть, понижает ударную вязкость и хладостойкость.

Сплав СЧ 20 обладает хорошими литейными свойствами, необходимой  прочностью, хорошей обрабатываемостью  резанием, малой склонностью к  образованию трещин, достаточной  износостойкостью.

 

3.2. Конструирование  литой заготовки.

Чертёж отливки разрабатывается  по чертежу детали в соответствии с требованиями ГОСТ 2.423 - 73 и включают следующие вопросы:

• выбор положения отливки в форме, что определяет способ формовки; плоскость разъёма формы;
• назначение припусков на механическую обработку;
• формовочные уклоны и галтели на отливках;
• неуказанные литейные радиусы;
• выбор классов точности и шероховатости.

С целью обеспечения  направленного затвердевания, исключающее  образование усадочных раковин в отливке, данную отливку располагаем в одной полуформе.

 Припуски на механическую обработку отливки назначают с целью получения заданных размеров и шероховатости поверхности детали в соответствии с чертежом. Размер припусков берется в зависимости от вида сплава, габаритов детали, от допусков размеров отливки, класса точности, типа производства, положения отливки в форме в соответствии с ГОСТ 26645-85. Отливка «Муфта» изготавливается из чугунного сплава СЧ-20, согласно ГОСТ 26645-85 имеет 10 класс точности и размер припуска 5 мм.

При разработке модели учитывается усадка металла отливки. Для отливки «Муфта», изготовленной из серого чугуна объёмная усадка берётся в размере 0,7-1,3 %, литейная усадка 1,1 %.

 Чтобы избежать образования трещин и снизить внутренние напряжения в местах переходов от толстых стенок к более тонким, предусматривают галтели. Радиусы галтелей зависят от толщины сопрягаемых стенок, для отливки «Муфта» литейные радиусы составляют 3 мм.

Отливку изготавливают  по 10 классу точности, поэтому величина формовочного уклона составляет 1^о.

Параметры шероховатости  поверхности, установленные ГОСТ 2789-73,  определяем, исходя из способа получения отливки, сплава и размеров отливки Ra 12,5.

 

 

3.3. Разработка  литейно-модельных указаний.

При разработке метода заливки решают следующие вопросы:

• выбор способа формовки;
• выбор разъёма формы;
• определение  мест установки, границ и количества стержней в форме;
• выбор литниковой системы;
• определение габаритных размеров опок, метод центрирования, выбор вентиляции формы;
• выбор способа сборки форм при заливке.

Способ формовки определяется конфигурацией и габаритами отливки, типом производства и положения  отливки в форме. При данных габаритах  отливки и типе производства принимаем  машинную формовку по неразъемной модели. Данную отливку лучше расположить в форме вертикально, при этом неразъёмная модель отливки будет располагаться в нижней полуформе. В форме будет изготовлено четыре отливки. На основании выбранного положения и количества отливок в форме определяется размер формы.

Разъём формы должен обеспечить свободный выход воздуха и газа из стержня и углублений. Выбранный разъём формы должен обеспечить наименьшее количество дефектов по перекосам, а также минимальную протяжённость литейных швов по поверхности отливки и соответственно заливов. 

Выбор границ, количества и мест установки стержней производится в зависимости от конфигурации внутренней полости отливки и её габаритов. Для получения отливки «Муфта» достаточно одного стержня, выполняющего центральное отверстие. Стержень имеет знаки, с помощью которых стержень устанавливают в литейную форму и фиксируют в заданном положении. Параметры знака стержня определяют согласно ГОСТ 3212 – 92.

Выбор литниковой системы  зависит от конфигурации отливки, вида сплава, габаритов, количества и расположения отливки в форме.

Для чугунных отливок  применяют сужающиеся литниковые системы, которые обеспечивают спокойную заливку формы и задержание шлака.

Так как отливка невысокая для  нее применима горизонтальная литниковая система с подводом металла по плоскости разъёма. Шлакоуловитель и питатели расположены в форме горизонтально. Чтобы обеспечить отделение неметаллических включений и исключить попадание шлака в отливку, питатели располагаем в нижней полуформе. Такая система обеспечивает поступление расплава через питатель постепенно и без разбрызгивания.

Вентиляция формы осуществляется через каналы литниковой системы, через  газоотводные каналы в стержнях, через  форму.

Размеры опок выбирают в  зависимости от размеров моделей, количество их на модельной плите, массы жидкого  металла, толщины стенки отливки, конструкции и размеров литниковой системы. При выборе размеров опок исходят из максимального использования их объёма.

Для  сборки формы используем   штыри и гайки.

 

3.4. Расчёт литниковой системы.

Конструкция литниковой системы зависит от сплава,  размеров и конфигурации отливки. Для чугунных отливок применяют обычно заполненные литниковые системы, обеспечивающие спокойную заливку формы и задержание шлака.

Т.к. отливка невысокая  для нее применима горизонтальная литниковая система с подводом металла по плоскости разъёма. Чтобы обеспечить отделение неметаллических включений и исключить попадание шлака в отливку, питатели располагаем в нижней полуформе. Такая система обеспечивает поступление расплава через питатель постепенно и без разбрызгивания.

Сначала определяем суммарное  сечение питателей по формуле  Озанна Диттера:

                          

                                                (3.1)

где: G – масса отливки, литниковой системы и прибыли, кг;

        - общий коэффициент расхода литниковых систем, для среднебоковой литниковой системы со средним сопротивлением формы принимаем ;

       - время заливки, сек;

        - плотность жидкого металла, для чугунного сплава СЧ 20

       кг/см³;

        g – ускорение свободного падения, g = 980 м/с²;

        H_ср – среднедействующий металлостатический напор, см;

По формуле А.Ф. Соболева, Т.М. Дубицкого определяем время заполнения формы:

                                               

                                                       (3.2)

где: S₁ – эмпирический коэффициент, учитывающий технологические условия заполнения формы, для горизонтальной литниковой системы и чугунного сплава S = 2;

          - толщина стенки (средняя), мм;

          G – вес отливки с литниковой системой, кг;

          n – количество отливок получаемых в форме, шт.

 сек

Определяем скорость заливки:

                                                  ,                                                             (3.3)

где: H – высота отливки, мм;

        - время заливки, сек

Определяем среднедействующий  металлостатический напор (подвод металла  в среднюю часть отливки).

Н₀ – расстояние от верхнего уровня металла в чаше до горизонтальной                 оси питателей, Н₀ = 20 см;

 см²

Определение размеров элементов литниковой системы.

Принимаем соотношение  площадей сечения литниковых систем:

F_пит : F_шл : F_ст = 1 : 1,0 : 1,5

Число питателей = 4, тогда  = см²;

Площадь шлакоуловителя: см²,  

Число шлакоуловителей = 2 тогда F_шл=5,17/2=2,5 см²

Площадь стояка: см²,

• Определяем размеры стояка.

Для обеспечения замкнутости  системы и удобства формовки используем конический, расширяющийся вверху круглый стояк.

Диаметр стояка внизу:

; см

Диаметр стояка в верху:

d_ст.в = d_ст.н. + 0,01 · Н₀,

где - высота стояка

d_ст.в = 2,8 + 0,01 · 11 = 3 см

• Определение размеров воронки осуществляется в зависимости от диаметра стояка вверху:

- высота воронки см

- верхний диаметр воронки см

• В зависимости от площади поперечного сечения определяем размеры шлакоуловителя [1, таб. 34]. Так как F_шл = 2,5 см², то ширина шлакоуловителя у основания b_шл = 1,6 см, ширина шлакоуловителя в верху b_в.шл. = 1,3 см, высота шлакоуловителя h_шл = 1,6 см.
• Определяем размеры питателей:

В зависимости от площади поперечного сечения определяем размеры питателя [1, таб. 34]. Так как F_пит = 1,2 см², то ширина питателя внизу b_пит = 2,2 см, ширина вверху b_{пит в.} = 2,5 см, высота питателя h_пит = 0,5 см.

 Длина питателя берется в пределах 10 – 50 мм.

 

3.5. Проектирование модельного комплекта.

Разработка технологической  оснастки производится на основании  чертежа отливки с литейно-модельными указаниями.

При машинной формовки разрабатывают: подмодельные плиты низа и верха  формы, и стержневой ящик.  

Для  получения качественной отливки с заданными размерами модель должна быть больше ее на величину литейной усадки 1,1 %.