Литье в песчано-глинистые формы детали маховик

           С

         Si

          Mn

              S

              P

    3,3-3,5

   1.4-2.4

       0,7-1

     До 0,15

    До 0,2

              Механическая прочность серого чугуна зависит от формы, величины и распределения графитовых включений, а также от прочности основной металлической массы - структуры.

Твердость СЧ18  -  НВ = 143 МПа

Линейная  усадка  -  Е = 1,2%

Плотность -

Модуль  упругости при растяжении – Е= 850-1100.10-2Мпа

Теплопроводность  - при Т=20°С, λ=54Вт/(м* град).

3.Выбор основного оборудования, приборов, приспособлений для контроля параметров технологических операций

            Для изготовления литейных форм используется модельный комплект, формовочные и стержневые смеси и другие материалы и оборудование. Модельный комплект состоит из моделей отливки и элементов литниково-питающей системы; стержневых ящиков; модельных плит для установки или крепления моделей отливки и литниковой системы; сушильных плит и приспособлений для доводки и контроля форм и стержней.

Модельный комплект должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1) Обеспечивать получение  отливки определенной геометрической  формы и размеров;

2) Обладать высокой прочностью  и долговечностью, т.е. обеспечивать  изготовление необходимого числа  форм и стержней;

3) Быть технологичным  в изготовлении;

4) Обладать минимальной  массой и быть удобным в  эксплуатации;

5) Иметь минимальную стоимость  с учетом стоимости ремонта;

6) Сохранять точность  размеров и прочность в течение  определенного времени эксплуатации.

         Литниковая система обычно состоит из:

- литниковой чаши, предназначенной  для приема струи расплава, вытекающей  из разливочного ковша;

- вертикального канала  – стояка, передающего расплав   из литниковой чаши к другим  элементам литниковой системы;

- шлакоуловителя, служащего  для задержания шлак;

-питателя – канала, предназначенного  для подачи расплава непосредственно  в полость литейной формы;

-выпора, служащего для  отвода газов из полости формы,  контроля за заполнением формы сплавом и питания отливки при затвердевании.

            Форму и стержни изготавливают  из формовочных смесей. Смеси, в свою очередь, должны обладать свойствами, такими как: пластичностью, текучестью, газопроницаемостью, огнеупорностью, прочностью, противопригарностью.

          Токарный станок применяют для обработки заготовок моделей стержневых ящиков, имеющих форму тел вращения. Для строгания, фрезерования, шлифования, сверления применяют электрофицированный инструмент.

             При изготовлении моделей и стержневых ящиков пользуются мерительным инструментом:

- штангенциркулем – им  размечают окружности больших  размеров.

- рейсмусом- инструмент для проведения на заготовке разметочных линий, параллельных выбранной базовой линии, или перенесения размеров с чертежей на заготовку;

- кронциркулем – им  измеряют наружные размеры тел  вращения, толщину изделия;

- усадочным метром - им  измеряют размеры заготовок моделей  и стержневых ящиков;

- циркулем;

- нутромером – им измеряют  диаметр отверстий, углубления  и расстояния между отдельными  частями модели.

              4.Выбор состава формовочной и стержневой смеси.

              Песчаные формы для получения литых деталей изготавливаются из специальных формовочных смесей.

Смеси должны отвечать требованиям: быть огнеупорными;быть пластичными.

             Форма приготовленная из этих смесей должна быть газопроницаемой, прочной  и податливой. Кроме того эти смеси должны быть достаточно долговечными и дешевыми. Таким требованиям отвечают смеси, имеющие в качестве главных составляющих песок, глину и влагу.

             Согласно ГОСТу, выбираем состав  единой формовочной смеси для  чугунных отливок, заливаемых  в сырую форму, в % (по объему):отработанной смеси (96,5-94,5) %, свежие материалы (35) %, каменный уголь 0,5%, вода 4,0-4,5%.

             При таком составе смесь будет  иметь: газопроницаемость в сыром  состоянии 50-70, прочность на сжатие 0,3-0,5 кгс/см.

             Исходными материалами для свежих  добавок смеси являются:

- песок формовочный 1К02,   1К0315    ГОСТ 2138-92;

- глина формовочная бентонитовая   М2(со средней термохимической       устойчивостью) ГОСТ 3226-92.

             В условиях серийного производства  стержень необходимо изготовлять  производительным способом с  высоким качеством. Поэтому используем  способ изготовления стержней  из смеси с быстротвердеющим связывающим (синтетическими  смолами) – в горячих стержневых ящиках.

             Исходным материалом для стержневой  смеси примем песчано-смоляную  смесь на основе смолы СФ-480 (3,0-3,5%) ТУ6-0,5-1813-88. При этом составе  смесь будет иметь: 

- песок кварцевый ОБ3К02 – 100%;

- смола СФ – 480 –  (3,0-3,5)%;

- катализатор – 10%- водный раствор соляной кислоты 0,3%;

- окись железа 0,7%.

          Характеристика полученной смеси:

            -газопроницаемость 200 м²/c*Па;

            -время упрочнения 60-180 сек;

            -прочность после тепловой обработки  (10-15)*Па;

           -влажность, 1 %.

Состав стержневой песчано-смоляной смеси

                                                                                                            Таблица 3

5. Выбор и расчет основных технологических параметров, оснастки, используемой для производства, обработки и переработки материала

5.1 Выбор класса точности и назначение допусков на размеры, припусков на механическую обработку.

              Методом литья в песчано-глинистые формы можно получить отливку 5 класса точности (Лт5). При этом назначим допуски в пределах

               Шероховатость поверхности отливок  базовая длина L=2,5 мм (ГОСТ 2789-73).

5.2 Выбор толщины стенок отливки и их сопряжения.

              Габарита детали N:

N= ,

Где l,b,h-длина, ширина, высота отливки в метрах соответственно.

 l=1840 мм,

b=1840 мм,

 h=430 мм.

N=

Наименьшая толщина стенок отливки для СЧ18 составляет 10 мм.

5.3 Назначение литейных уклонов.

                  Величина литейных уклонов для  моделей и стержневых ящиков

Т.к высота формообразующей поверхности  Н=300 мм, β=0°15 мин.(по ГОСТ 3212-92)

6. Выбор типа, проектирование и расчет литниково-питательной системы.

Литниковая система с  боковым подводом металла

                Расчет  литниковой  системы  сводится  к  определению  сечения  питателей  по  формуле:

где: ∑F_n - суммарное поперечное  сечение площади питателей,  см²

Q -  масса жидкого металла,  кг

 τ -  продолжительность заливки,  с

k -  удельная  скорость  заливки,  кг/см^2* с(табл. 7) 

        l -  коэффициент жидко текучести для отливок из  чугуна и цветных металлов,  принимается равным  1,  а для остальных металлов  равным 0,8.

         Продолжительность заливки формы жидким металлом определяется по формуле:

τ=S

δ- преобладающая толщина   стенки, мм;

S – коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки, для различных сплавов: чугуна S=2;

τ = 2*240 сек.

∑F_n = 5400/(240*0,55*1)= 41 см²

 Расчетный напор зависит от способа заливки, типа литниковой системы, положения отливки в форме и ряда других факторов. можно рассчитать по формуле:

  ;

   - первоначальный максимальный напор или расстояние от горизонтальной оси питателей до верхнего уровня металла в чаще, мм;

р-расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвод жидкого металла, мм;

с-высота отливки (при заливке), мм (рис.2).

              ==0,55 ,

На      Найдя значенияτ и Нр   можем найти   площадь минимального поперечного сечения элемента литниковой системы :

                ),

            Где m- масса металла, прошедшего через сечение минимальное, кг; τ – продолжительность заливки формы жидким металлом; ρ – плотность жидкого металла =7100 кг/ ; µ - коэффициент расхода металла, равный 0,4; g – ускорение свободного падения,9,8 м/с; расчетный напор.

 = 0,0024 ,

      Диаметр  стояка равен:

            ,027 м.

              Площади сечений каналов литниковой  системы шлакоуловителя и стояка  выбираются из соотношений:

              для чугунных отливок.

никовая система с боковым  подводом металла. Она уменьшает  высоту падения струи и разрушение формы. Однако, ухудшает условия кристаллизации и увеличивает расход металла. Эту систему применяют для отливок небольшой высоты, средней массы, при машинном изготовлении форм.

оуловитель используем трапецевидный. Сечение шлакоуловителя по его длине  при замкнутой системе оставляют  постоянным.

                    7.Определение габаритов опок

                  Минимальные внутренние размеры  опок получаются, если в габаритные  размеры модели с литниковой  системой прибавить некоторые  расстояния.

                  Расстояние “а” от тела отливки  или модели до края опоки  берется для средних – 70 мм. Расстояние “б” от модели  до нижней полости формы берется  для средних – 80 мм; от стержневых  знаков берется – 50 мм. Расстояние  “в” от модели до верхней  формы берется для средних  – 80 мм.

                               8.Определение размеров литейной формы

                  Размеры отливки по сравнению  с размерами рабочей полости  литейной формы уменьшаются на  величину линейной усадки сплава. Поэтому рабочая полость кокиля  или размеры детали для изготовления  разовой песчанно-глинистой формы имеют размеры, которые больше размеров отливки на величину усадки.

                  Например, усадка серого чугуна = 1,2%.

               9. Оценка эффективности способа изготовления заготовки

                   Главным требованием к выбору  способа изготовления заготовки  является возможность максимального  приближения ее геометрии к  размерам детали. Оценку оптимальности  изготовления заготовки можно  привести с помощью следующих  показателей:

Коэффициента выхода годного, КГВ; [ ];

Коэффициента массовой точности, КМТ; [];

Коэффициента использования  металла, КИМ; [];

;

;

;

;

КВГ=0,36;

КИМ=0,96.

                                     Заключение

                      Для изготовления отливки «Маховик”, выбран метод литья в песчано-глинистые формы, так как само литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлениями фасонных деталей и заготовок путем заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию требуемой детали, а метод литья в песчано-глинистой форме является самым простым и доступным.

                   Выбранный материал СЧ18,т.к он имеет хорошую прочность, характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья.

                          Серый чугун широко применяют в машиностроении, так как он дешев, достаточно прочен, хорошо обрабатывается, обладает высокими литейными и механическими свойствами. Однако он имеет низкую вязкость, и поэтому отлитые из чугуна детали не должны подвергаться ударному воздействию.

                      Для изготовления литейных форм  используют модельный комплект, стержневые и формовочные смеси , литниковая система и другие материалы и оборудования.

                     В ходе этой работы мной  был выбран класс точности  и допуски на размеры, толщины  стенок отливки и их сопряжения, припуски на механическую обработку, литейные уклоны.

                   В конце работе дана оценка эффективности способа изготовления заготовки.

 Список использованной литературы

1) Дальский  А.М. Технология конструкционных материалов: учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов/  А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухарина и др.;  под общей редакцией А.М. Дальского, 4-е изд., и дополнение М.: Машиностроение, 2002.-502 с.

2) Рахманкулов М.М.Технология литья жаропрочных сплавов/ М.М. Рахманкулов. В. М. Паращенко.- М.: Интернет Инжинеринг,2000.