Разработать технологию изготовления литой заготовки «Корпус подшипника»

 

 

3. Металлические формы и стержни

Процесс производства моделей, стержневых ящиков и других элементов модельного комплекта независимо от рода выбранного материала является очень сложным, дорогим и трудоемким.

Для серийного производства рациональнее выбирать металлические модельные комплекты, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с деревянными – это долговечность, точность размеров, небольшая шероховатость рабочих поверхностей и отсутствие деформации [4].

Различные детали модельного комплекта изготовляют из различных сплавов. Для наиболее ответственных деталей, таких как модели и стержневые ящики, выбирают сплавы, обеспечивающие максимальную долговечность комплекта. Наиболее распространенными материалами моделей, предназначенных для получения песчано-глинистых форм, являются сплавы на основе алюминия и серые чугуны [4].

Модели и стержневые ящики из легких алюминиевых сплавов значительно облегчают условия труда. При тщательном уходе за алюминиевыми моделями по ним может быть получено до 40 тыс. форм  [4].

Поэтому для изготовления модели выбираем алюминиевый сплав марки АК9 (сплав на основе Al-Si-Mg) по ГОСТ 1583-93. Учитывая габаритные размеры модели, изготовляем ее монолитной.

Формовочные уклоны для модели составляют 0⁰45' по ГОСТ 3212-92 (формовочные уклоны формообразующих поверхностей модельных комплектов, предназначенных для форм, твердеющих вне контакта с оснасткой). Размеры знаков должны быть увеличены против номинальных размеров на величину зазоров, предусмотренных чертежом собранной формы. Чертеж металлической модели, предусматривает увеличение ее размеров против размеров детали, для отливки которой она предназначается, на величину усадки сплава, из которого будет отливаться деталь. Учитывая усадку алюминиевых сплавов, увеличиваем размеры модели отливки и литниково-питающей системы на 1%.

Монтаж моделей на подмодельных плитах осуществляют по разметке. На модель и плиту наносят разметочные риски. При наложении модели на плиту риски должны совмещаться. Затем просверливаются сквозные отверстия для фиксирующих штифтов. Разметку и нанесение рисок следует выполнять не произвольно, а принимая за базовую линию ось контрольного штыря каждой плиты. При монтаже моделей на плиты следует учитывать размеры и конструкцию опок [4], (Рис.3.).

Рис.3.

Независимо от способа изготовления стержней ящики должны быть возможно легче. Размеры бортиков и конструкция ребер жесткости у стержневых ящиков зависят от толщины тела ящика. У стержневых ящиков, состоящих из двух или более частей, должно быть обеспечено точное взаимное фиксирование частей ящикаи взаимное крепление их между собой. Рациональной конструкцией является регулируемый штырь. Эта конструкция позволяет в процессе эксплуатации, по мере износа штыря и втулки, регулировать установку штыря по высоте, ликвидируя этим качку втулки на штыре. Скрепление отдельных частей стержневого ящика осуществляется с помощью особых затворов. Наиболее распространенными являются две конструкции: затвор с барашком и затвор со скобой. Преимуществом барашкового затвора является его легкий вес и простота изготовления, но его применение снижает производительность рабочего стерженщика, поскольку процесс завертывания и отвертывания барашков занимает много времени. Затворы со скобой удобны в эксплуатации, требуют мало времени на стягивание половин ящика и отбрасывание скобы после набивки ящика, но сравнительно сложны в изготовлении. Отдельные поверхности и части стержневого ящика подвержены усиленному износу. К ним относятся: плоскости набивки, вкладыши по контуру врезки в ящик, гнезда вкладышей и отдельные выступающие части ящика [6].

3.1. Определение количества стержней и их размеры

Стержни, как правило, ставят в форму после сушки, чтобы увеличить их прочность и уменьшить газотворность. Точность фиксации стержня в форме обеспечивается размерами и конфигурацией его знаковых частей, которые назначают по  
ГОСТ 3212-92 с учетом размеров стержня, способа формовки и  
его положения в форме.  Конструкция и размеры стержня представлены на рисунке 3. Данный стержень по степени сложности относится к 4 классу сложности – стержни, имеющие несложную форму с относительно большими стержневыми знаками, применяются для оформления обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей. Для исключения всплытия стержня при заливке, он имеет усиленный стержневой знак. Конструкция стержня представлена на рисунке 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4.

 

Учитывая габаритные размеры, а также конфигурацию отливки, принимаем количество отливок в форме равное 2 шт.

Чтобы расположить модель в опоках, нужно предусмотреть место для литниковой системы, а также определить расстояния между моделью и опокой, моделью и литниковой системой. Расстояние от модели или литниковой системы до боковой стенки опоки для средних отливок составляет 100 мм, слой смеси над моделью – 100мм, расстояние от нижнего знака стержня до низа опоки – 80 мм.

Согласно ГОСТ 14985-69 принимаем 2 цельнолитые стальные прямоугольные опоки с размерами в свету 1400×1000×400 (0272-0169) и 1400×1000×200 (0161).

 

 

 

 

Исходя из выбранной опоки, согласно ГОСТ 20118-74, принимаем модельную плиту 0280-1671/001.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5.

 

4. Выбор и расчет прибылей и литниковой системы

Л.с. должна способствовать выполнению принципа равномерного или направленного затвердевания отливки. Она служит для частичного питания жидким металлом отливки в начальный момент ее затвердевания.

Так как отливка располагается в нижней части полуформы, подвод металла производится сверху. Принимаем верхнюю боковую литниковую систему, обеспечивающую заполнение нижней части отливки сверху.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6.

Расчет прибылей

По формуле И.Пржибыла проводим расчет прибылей:

   (11)

где H – высота прибыли, дм;

D - толщина прибыли, дм;

Vп.y - объем части отливки, питаемой данной прибылью, дм3;

β  - усадка сплава при затвердевании в интервале температур: температура литья - температура солидуса;

x - коэффициент "неэкономичности" прибыли равный отношению объёма прибыли к объёму сосредоточенной усадочной раковины;

N - коэффициент, учитывающий геометрические параметры прибыли.

 

Расчёт диаметра прибыли:

   (12)

Отсюда D = 1,336 дм.

Принимаем прибыль: открытую, кольцевую, отрезаемую, которая обеспечит хорошее питание отливки и формирование усадочной раковины в прибыли. Питание «полочек» обеспечиваем технологической перемычкой диаметром 40 мм. Для отвода газов и питания нижней «полочки» принимаем питающий выпор диаметром 40 мм.

Расчет оптимальной продолжительности заполнения полости формы производится по формуле:

τопт=s11,  (13)

где s1 – коэффициент продолжительности заливки, зависящий от рода сплава, температуры заливки, типа литниковой системы и т.д.

δ – преобладающая толщина стенки отливки, мм;

Q1 – норма расхода жидкого металла на одну форму, кг.

Q1=(1,1·Qотл+3 Qпр)n  (14)

где n – количество отливок в форме,

Qотл – масса жидкого сплава на одну отливку.

Q1=( 1,1·136,3+3·7,56345,2кг

τопт=1,4 .

Расчет площади лимитирующего сечения литниковой системы:

Fmin= ,   (16)

где µ - коэффициент гидравлического сопротивления литниковой системы и формы,

ρ – плотность расплава, кг/м3,

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2,

Hp – расчетный средний металлостатический напор, м.

Нр = Н0=0,2м

Fmin=м2 = 21 см2.

Лимитирующим является сечение питателя:

Следовательно:

Принимаем питатель трапециевидной формы (Рис. 7.) с размерами:

Питатель

а = 26 мм,

b = 20 мм,

h = 26 мм.

 

Кол. = 6 шт.

Рис. 7.

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем шлакоуловитель трапециевидной формы (Рис. 8.). Исходя из полученных значений размеры шлакоуловителя составят:

Шлакоуловитель        а = 32 мм;

b = 40мм;

h = 40 мм;

Кол. = 1 шт.

Рис. 8.

Принимаем стояк круглого сечения (Рис. 9.):

Стояк

Кол. = 1 шт.

D = 61 мм.

Рис. 9.

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Современная техника не может обойтись без литейного производства. Нет почти ни одного машиностроительного или металлургического завода, на котором не было бы литейного цеха в числе основных цехов. Технический прогресс, достигнутый в литейном производстве, позволяет отливать детали минимального веса со значительно уменьшенными припусками на механическую обработку, а в ряде случаев получать готовые детали, которые идут на сборку. Литье – это процесс, состоящий из последовательного ряда технологических операций. В данном проекте был рассмотрен один из многочисленных способов производства отливки и показана методика расчета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чуркин В.С., Гофман Э.Б., Майзель С.Г. – Технология литейного производства.-Екб: издательство УРГППУ. 2000г.
2. Кукуй Д.М., Скворцов В.А., Эктова В.Н. учебник Теория и технология литейного производства. Издательство Минск: Дизайн ПРО, 2000г.
3. Василевский П.Ф. Технология стального литья. М.: Машиностроение, 1974. – 408 с.