Разработка технологического процесса изготовления отливки «Стакан»

Для отливки «Стакан», имеющей массу 310 кг, эти расстояния должны быть не менее указанных на рисунке 2.1 [3].

 

Рисунок 2.1 - Расположения отливки и литниково-питающей системы в выбранных опоках.

 

L _min=80+70+50+765+80=1045 мм;

B _min=80+625+80=785 мм;

Н _{min в}=125+325+120=570 мм;

Н _{min н}=270+150=420 мм.

На основании габаритных размеров, указанных на рисунке 2.1 выбираем литейные цельнолитые стальные прямоугольные опоки по ГОСТ 14985-69 и ГОСТ 14985-69 [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_{3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНАСТКИ}

_{3.1 Расчет размеров  стержневого ящика}

_{Для того чтобы рассчитать конструктивные размеры  оснастки, необходимо задаться материалом для стержневого ящика и рассчитать размеры стержневых ящиков. стержневой ящик - деревянный. Размер ящика отличается от размера стержня на величину усадки. Для отливки «Стакан», которая изготавливается из стали З0Л-111, величина усадки составляет 1,7 %. Размеры ящика с учётом усадки определяем по формуле [3]}

 _(3.1)

_{где LM- размер ящика с учётом усадки, мм;}

_{Lo- размер стержня, мм;}

_{У- линейная усадка, %. Принимаем  У=1,7% [3];}

_{Тм- допуск на размер  ящика, мм.   [3]}

_{Металлические модели изготавливают  из литых заготовок. ^{Последние} отливают по деревянным промоделям, размеры которой должны учитывать двойную усадку: сплава отливки и сплава заготовки. Размер заготовки должен учитывать припуск на механическую обработку отливки и модельной заготовки.}

 _{Результаты расчетов  размеров стержневого ящика сводим в таблицу 3.1.}

 

_{Таблица 3.1 –  Размеры стержневого  ящика}

 

Размеры стержня	Размеры стержневого  ящика
120	122±2,0
170	173±2,2

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ФОРМ

 

При заливке литейной формы жидким металлом расплав создает  давление на стенки формы, пропорциональные плотности и высоте его столба. Боковые и нижние стенки формы  должны иметь достаточную прочность, чтобы противостоять давлению металла, верхняя полуформа должна быть прижата к нижней с определенным усилием, чтобы металл не приподнял ее. С этой целью перед заливкой формы нагружают.

Масса груза, устанавливаемого на опоки, определяется по формуле [8]

 

,

где М_гр - масса груза, кг;

К- коэффициент запаса, учитывающий  явление гидравлического удара  при контакте металла с потоком формы, К=1,3... 1,5, принимаем К=1,3;

- плотность жидкого металла,  = 7600 кг/м³;

- расстояние от разъема формы  до уровня металла в литниковой  чаше; - 0,87 м;

 F- площадь проекции отливки на верхнюю полуформу, м²;

- объем стержня, м³;

- плотность стержня,  = 1300 кг/м³ [3];

М_оп- масса опоки, М_оп = 487 кг [5];

V_CM - объем смеси в верхней полуформе, м³;

- плотность смеси в верхней  полуформе, кг/м³. = 1600 кг/м³ [3].

Определяем площадь проекции отливки  на верхнюю полуформу

м²;

Определяем объем стержней:

м³;

Определяем объем смеси в верхней полуформе:

м³;

Масса груза равна:

кг=3,8т

Так как усилие, действующее со стороны верхней полуформы меньше усилия, действующего со стороны жидкого металла, то устанавливаем груз массой 4т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 ВЫБОР ФОРМОВОЧНЫХ  И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ

5.1 Формовочная смесь

 

Формовочные смеси - смеси  для изготовления разовых и полупостоянных литейных форм.

Для изготовления отливки  «Стакан» в условиях единичного производства применяем в качестве единой смеси песчано-глинистую смесь. Такая смесь требует подсушки, уплотнение смеси осуществляется встряхиванием с подпрессовкой. Применяем формовочную машину модели 255М [9].

Используем песчано-глинистую  смесь [10].

 

Таблица 5.1 — Состав и  свойства песчано-глинистой смеси

Массовая доля составляющих смесей, %				Характеристика смеси
Отработанная смесь	Песок кварцевый 3К4О502	Глина бентонитовая	ЛСТ	Газопроницаемость	Влажность, %	Прочность      на сжатие, кПа
90…92	6,5…8,0	1,0…1,5	0,5…1,0	80…100	3,4…4,5	300…500

5.2 Стержневая смесь

 

Стержневые смеси - смеси, используемые для изготовления литейных стержней. Стержневые смеси должны иметь большую огнеупорность, податливость и небольшую гигроскопичность, высокую газопроницаемость и малую газотворную способность, а также хорошую выбиваемость.

В качестве стержневой смеси  применяем песчано-глинистую смесь [10], состав которой приведены в таблице 5.2.

 

Таблица 5.2 — Состав стержневой смеси

Массовая доля компонентов,%			Характеристика смеси
Песок марок 2 К4О502	Глина	Олифа 4ГУ или КО	Влажность, %	Газопроницаемость, ед.	Прочность на сжатие, кПа
93…91	3	2,0…3,0	3…4	100

 

5.3 Окраска форм и стержней

Для предохранения стержневых ящиков от набухания и предотвращения прилипания к ним формовочных и стержневых смесей, полуформы необходимо обязательно окрашивать литейными красками. Цвет краски показывает назначение комплекта. Поверхности моделей и стержневых ящиков, предназначенных для изготовления отливок из стали окрашивают в серый цвет [11].

 Состав и свойства водной литейной краски приведены в таблице 5.4 [8].

 

Таблица 5.4 - Состав водной литейной краски

 

Тип краски	Массовая доля составляющих смесей, %
	Циркон	Водный раствор сульфата алюминия	Бентонит	Вода	Плотность краски кг/м3
Водная краска	68	20	2	10	1950…2000

 

5.4 Режимы сушки форм и стержней

 

Для сушки форм применяем  сушку горячими газами посредством горелок и сушил с принудительной циркуляцией газов. В результате происходит поверхностная сушка формы. Режим сушки:

1) первичная сушка  - температура 450°С; длительность работы топки 6 часов; длительность сушки 9 часов;

2)  вторичная сушка - температура 200°С; длительность сушки 0,5 часов.

Песчано-глинистые стержни  сушим при температуре 150°С в течении 4 часов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ЗАЛИВКА ФОРМ

6.1 Выбор ковша для заливки

 

Для обеспечения хорошей  заполняемости формы и получения  качественных отливок необходимо выдерживать определенную температуру заливаемого расплава, которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера отливки.

Заливка производится из стопорного ковша емкостью 1 т, что  обеспечит заливку трех форм.

6.2 Определение температуры заливки форм расплавом

 

Для отливки «Стакан» изготавливаемой из стали З0Л заливка производится с температуры 1580°С [3].Окончание заливки контролируется по заполнению металлом выпоров.

6.3 Определение продолжительности  охлаждения отливки в форме

 

Время охлаждения отливок в форме перед их выбивкой необходимо для обеспечения полного затвердевания расплава, исключения образования некоторых усадочных дефектов, получения требуемой структуры металлов.

Продолжительность охлаждения отливки определяем с помощью  программы FOUNDRY (приложение Г). Продолжительность охлаждения отливки составляет 5,5 часов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ФИНИШНЫЕ ОПЕРАЦИИ

 7.1 Выбивка отливки

 

Выбивка отливки «Стакан» производится после охлаждения отливки до заданной температуры. Регламентирование времени охлаждения отливки в форме диктуется необходимостью обеспечения полного затвердевания расплава, исключения образования некоторых усадочных дефектов, получения требуемой структуры металла отливок.

Выбивку отливки в  условиях единичного производства для  средних и крупных отливок осуществляют на инерционных выбивных решетках типа 31212 грузоподъемностью 1,6 т. Размер стола в свету 1600×1250 мм, мощность электродвигателя 2,2 кВт [9].

7.2 Очистка отливки и выбивка стержней

 

Для очистки отливки  «Стакан» от остатков стержней и пригара и выбивки стержней используют дробеметный двухдисковый аппарат. Диаметр колеса 500 мм; количество выбрасываемой дроби до 130 кг /мин.; мощность электродвигателя 11,4 кВт [9].

7.3 Обрубка и зачистка отливок

 

После выбивки из формы  отливку «Стакан» подвергают предварительному контролю, выявляя имеющиеся явные дефекты, такие, как недоливы, нарушения геометрических форм, вызванные сдвигом стержней или одной опоки относительно другой. Годную отливку обрубают и очищают в очистном отделении цеха.

Процесс обрубки заключается  в отделении от отливки прибылей, литников, выпоров, в удалении заливов  по месту разъема полуформ или  в области стержневых знаков. Прибыли, выпоры и литниковую систему от стальных отливок отрезают с помощью газовой резкой.

Зачистку отливок выполняют стационарными обдирочно-шлифовальными двухсторонними станками типа ЗМ636. Диаметр круга 600 мм; скорость вращения 27...32 м/с; масса круга 3,5...4,3 кг [3].

7.4 Термическая обработка

Для улучшения микроструктуры, уменьшения внутренних напряжений, повышения механических свойств отливки «Стакан» проводим нормализацию и отжиг [3]. При нормализации отливка нагревается до температуры 800...850°С со скоростью более 100°С/ч. После чего отливку выдерживают при этой температуре 2...3 ч. Охлаждение производят на воздухе для улучшения микроструктуры, уменьшения внутренних напряжений, повышения механических свойств.

График нормализации приведен на рисунке 7.1

Рисунок 7.1 – Режим  нормализации отливки 

 

После нормализации для  снятия внутренних напряжений, возникших в результате быстрого охлаждения, проводят отпуск. Отливка нагревается до температуры 600...610 °С со скоростью более 200 °С/ч. После чего отливку выдерживают при этой температуре 1,5 ч. Охлаждение производят вместе с печью со скоростью 45 °С/ч.

График проведения отпуска  приведен на рисунке 7.2.

 

Рисунок 7.2 – График  проведения отпуска отливки

 

7.5 Контроль качества  отливок

 

При изготовлении отливки  «Стакан» производиться контроль качества: изготовления и эксплуатационного состояния технической оснастки; изготовления модельных комплектов; основных и вспомогательных материалов; выборочный пооперационный контроль исполнения технического процесса; готовых отливок.

При контроле качества отливки  «Стакан» осуществляют:

-  размерную точность отливки (отливку проверяют на соответствие размеров размерам чертежа);

-  внешний вид отливки  (проверяют качество поверхности  и форму отливки визуально  на соответствие техническим  условиям);

- химический состав  отливки (отлитые образцы или  стружку отливки проверяют в лаборатории методом химического или спектрального анализа.);

- массу отливки (отливки  взвешивают после их проверки  на геометрическую точность;

- прочностные и статистические  характеристики;

- динамические характеристики (определяют удельную вязкость).