Проект пресс-формы

Габаритные размеры формы  зависят от конструкции отливки, количества отливок в форме, диаметра камеры прессования, толщины пресс-формы.

Для приема первой порции расплава, обогащенного воздушными включениями, вблизи полости пресс-формы располагают специальные резервуары - промывники, объем которых может достигать 20 - 40% от объема отливки. Промывники соединяют с полостью литейной формы каналами, толщина которых равна толщине питателей. Удаление воздуха и газа из полости пресс-форм осуществляют через специальные вентиляционные каналы. Вентиляционные каналы выполняют в плоскости разъема на неподвижной части пресс-формы, также вдоль выталкивателей. Глубина вентиляционных каналов равна 0,05-0,15 мм, а ширина 10-30 мм.

Сборка пресс-формы осуществляется на специальных стендах. Операция сборки не представляет сложности, если входящие детали правильно изготовлены и  обработаны от единых баз.

Расплавленный металл заливается в камеру прессования, расположенную горизонтально по оси машины и перпендикулярно к плоскости разъема формы, непосредственно связанную с неподвижной половиной формы. В верхней части камеры имеется окно для заливки металл. При движение пресс-поршня металл через питатель заполняет рабочую полость формы.

 

1.7. Контроль  отливок

Целью контроля является выявление дефектов в отливках и определения соответствия химического  состава, механических свойств, структуры  и геометрии. Правильно разработанный  технологический процесс и четкое исполнение разработанной и утвержденной технологии обеспечивает хорошее качество деталей. Все методы контроля качества отливок можно подразделить на разрушающий контроль и неразрушающий контроль.

Разрушающий контроль может производиться как на специальных  образцах, так и на образцах, вырезанных из различных участков контролируемой отливки, но в этом случаи дальнейшие использование отливки по назначение становиться невозможным. Разрушающие методы контроля предусматривают определение химического состава, механических свойств, макро- и микроструктуры.

Неразрушающий контроль не влияет на дальнейшую работоспособность  отливок, и они остаются полностью  пригодными к эксплуатации, поэтому  неразрушающий контроль более важен  для современного машиностроения. Различают  следующие методы неразрушающего контроля: контроль геометрии, визуальный контроль, рентгенконтроль, оптический, радиационный, ультразвуковая дефектоскопия, цветная дефектоскопия, люминесцентный контроль и т.д.

Для отливки  “Кожух” применяются следующие  виды контроля:

Контроль химического состава. В цеховой или заводской лаборатории проверку состава сплава производят методом спектрального анализа. Спектральный анализ основан на рассмотрении спектра лучей, излучаемых при воздействии лугового разряда на поверхность материала. По спектру определяется качественный и количественный состав сплава. Химическому анализу подвергаются расплавы всех плавок. Проверяют основные элементы

Визуальный  контроль. Чистоту поверхности отливок  оценивают визуально, сравнивая  их с эталоном. Отливки, имеющие дефекты, сравнивают с допустимыми дефектами утвержденных эталонов или описанными в технических условиях.

Контроль геометрии. Геометрические размеры проверяют  по литейному чертежу, на котором  обычно указаны только те размеры, которые  следует проверять в литейном цехе. Проводят два вида контроля: периодический контроль всех размеров отливки и постоянный контроль колеблющихся размеров. Все размеры отливок проверяются при освоении новой пресс-формы после ее изготовления и доводки. В этом случае все отливки нескольких партий обмеряют, результаты сверяют с размерами чертежа; чтобы получить точные размеры ребер и стенок, отливки разрезают на части. При длительной работе пресс-формы размеры оформляющей полости изнашиваются, поэтому периодически производят контроль размеров отливок. Проверку размеров отливок ведут от базовых поверхностей, от которых их затем обрабатывают в механическом цехе.

Приемочный  контроль. Проверяется визуально  качество готовой отливки, выписывается сопроводительная карта.

Таблица 5 - Дефекты  отливок при литье под давлением

Дефекты	Причины образования	Меры предупреждения	Устранения
Трещины	Задержка раскрытия  пресс-формы, высокая температура  заливки металла, высокое содержание вредных примесей, низкая температура  пресс-формы, провисание пресс-формы	Укрепить пресс-формы, ускорить раскрытие пресс-формы, повысить температуру работы	Ускорять раскрытие  пресс-формы, наварка жидкого металла
Приваривание  сплава к пресс-форме	Низкая твердость  рабочих поверхностей пресс-формы	Воронить, азотировать  рабочую поверхность пресс-формы	Незначительный  дефект
Задиры на поверхности  отливок	Местный перегрев пресс-формы	Изменить подвод металла в форму, повысить содержание железа в сплаве	Неисправим
Нечеткие контуры  отливок	Малое давление прессов, низкая температура пресс-формы, малое сечение питателя	Повысить давление прессования, повысить температуру  работы увеличить сечение питателя	Механическая  обработка
Газовые раковины и пористость	Высокая скорость прессов изменяя смазку пресс-формы, нерациональная конструкция литниковой системы (малая толщина питателя, неудачный подвод металла)	Низкая скорость прессования уменьшить длины  смазки, улучшить литниково-вентиляционные системы	Неустраним
Увеличение  размеров отливок, несоответствие геометрии  отливки требования чертежа	Отход подвижных половинок формы при прессе	Проверить усилие запирание пресс-формы, уменьшить  давление пресса	Газовая электра  сварка
	Неправильное  определение величины усадки	Уточнить выбранную  величину усадки	Не устраним

 

1.8. Выбор способа литья и типа производства

Особое внимание при выборе способа литья нужно  обратить: сплав, свойства сплава, массу  и конфигурацию отливки. Для выбора наиболее рационального способа  литья рассмотрим наиболее распространенные методы получения отливок.

Литье в разовую  песчаную форму - сущность способа состоит в том, что металл заливается в одноразовую песчаную форму, под действием гравитационных сил, где контур будущей отливки получен моделью.

Преимущества: возможность изготовления отливок  большой массы, низкая стоимость.

Недостатки: трудоемкость, плохие санитарные условия, большая шероховатость поверхности, толщина стенок >3мм.

Литье в кокиль - сущность способа в том, что металл заливают в многоразовую металлическую  форму под действием гравитационных сил.

Преимущества: мелкозернистая структура отливок, высокие механические и эксплуатационные свойства, снижение припусков на механическую обработку, повышение производительности труда.

Недостатки: сложность  изготовление и дороговизна кокиля, неподатливость формы, трудность получения  отливок со сложными внутренними полостями.

Литье по выплавляемым моделям - сущность способа заключается  в следующем: в пресс-форме изготавливают  модель из легкоплавкого материала, её покрывают огнеупорным составом, который после химического отверждения  создаёт вокруг модели прочную оболочку, модель выплавляют, оболочковую форму прокаливают и заливают расплавом.

Преимущества: повышенная точность геометрических и  весовых параметров, минимальный  припуск на механическую обработку, возможность заливки сплавов  с высокой температурой плавления, получение отливок практически любой сложности из любых сплавов.

Недостатки: сложность  и длительность технологического процесса, высокая себестоимость процесса.

Литье под давлением - сущность способа в том, что металл запрессовывается под давлением 1000 кг/см³ со скоростью в питатели 100 - 120 м/с подогретую и смазанную пресс-форму.

Преимущества: точность геометрических размеров 0,03-0,08 мм, минимальный припуск на механическую обработку 0,3- 0,8 мм, получение мелких отверстий диаметром 1,5 мм, резьба с шагом 0,75 мм, получение с толщиной стенки 0,6 мм, возможность автоматизации.

Недостатки: пресс-форма  сложна в изготовление, дороговизна, ограничение по массе (60 кг) и виду сплава, наличие газовой пористости.

Применяют в  массовом и крупносерийном производстве. Заливают отливки силового назначения, декоративные, отливки в виде крышек с хорошей герметичностью.

Более рациональный способ изготовления отливки “Кожух”  является литьё под давлением  т.к. отливка имеет сложную конфигурацию, мелкие отверстия, высокий класс точности, высокий класс шероховатости поверхности.

Тип производства - совокупность факторов, характеризующих  степень специализации производства, его масштабов устойчивости номенклатуры выпускаемых изделий. Различают три типа производства: единичное, серийное, массовое. Тип производства рассчитывается исходя из коэффициента закрепления операций или количеством отливок одного наименования (в штуках) выпускаемых цехом за год.

Расчет типа производства производится по количеству отливок в год:

 

           (1)

 

где: N - мощность цеха, кг

m - масса отливки, кг

n= 5000/0.12=41273 шт.

С учетом брака 5%

, (2)

n׳=41273+5%=43336 шт.

На основании  расчетных данных определяем тип  производства. Исходя из весовой категории отливок (<20 кг) и годового выпуска отливок (>200000 шт) выбираем тип производство - крупносерийное.

Крупносерийное  производство характеризуется специализацией предприятия на постоянной номенклатуре изделий, выпускаемых в больших  количествах.

 

 

 

 

1.9. Выбор режима термообработки

Термообработка - это совокупность операций нагрева  до определенной температуры, выдержки при этой температуре и охлаждения с определенной скоростью с целью  изменения внутреннего строения и в связи с этим улучшение  физических, механических и технологических свойств.

 

Рисунок 3 - Диаграммы системы Al-Si

 

Основной структурной  составляющей сплава является б_Al + б_Al + Si, кроме того в число структурных составляющих сплава входят (Mg,Cu,Mn,Ti).

Для отливки  из сплава АК12 изготовленной методом литья под давлением термическую обработку не применяют, т.к. прочность при литье под давлением удовлетворяет требованиям, а также есть опасность вздутия и коробления отливки из-за пор со сжатым воздухом и газами в теле отливки.

 

 

 

 

2.    Конструкторская часть

2.1. Расчет исполнительных размеров гладких оформляющих деталей форм.

1. Определяем конусность полости матрицы, оформляющей наружную поверхность отливки:

К=Δ/3Н=0,3/3х37=0,00966                                                                    (2)

Принимаем конусность – 0,00931 или уклон - 0°16”

Конусность пуансона, оформляющего отверстия диаметром 75^+0,3

            К=0,3/3*5=0,02

Принимаем конусность – 0,01978 или уклон 0°34’ 

2. Определяем диаметр матрицы, оформляющей наружную поверхность отливки

D_M=D+DQ-0.8Δ=80+80х0,6/100-0,8*0,87=79,904 мм.                          (3)

3. Определяем глубину матрицы:

Н_М=Н+HQ-0.8Δ-C=37+37х0,7/100-0,8х0,3-0,1=36,694 мм.                  (4)

Принимаем Н_М=36,65^+0,14мм.

4. Определяем диаметр пуансона, оформляющего отверстия

d_C=d+dQ+0.8Δ=75+75х0,6/100+0,8х0,3=75.374 мм.                               (5)

Принимаем d_C=75.38_-0.045 мм

 
Q – усадка сплава.

Δ – допуск на соответствующий номинальный размер отливки, мм.

D – номинальный наружный размер отливки.

d – номинальный размер отверстия в отливке, мм.

С – поправочная величина, учитывающая увеличение высоты изделия  за счет облоя; принимается равной 0,1-0,2мм.

 

2.2. Расчет литниковой системы

Основным расчетным  элементом при выборе литниковой системы является питатель.

Площадь сечения питателя при литье под давлением - всегда наиболее узкое место литниковой системы, рассчитывают его по формуле:

 

F_пит = (М*1000)/(p₁* щ_вн * t₁)       (6)

 

где М - масса отливки с  литниковой системой, кг

p₁ - плотность расплава, кг/м³

щ_вн - скорость выпуска расплава, м/с

t₁ - продолжительность заполнения форм, c

F_пит = (2,639*1000)/(2700*30*0,081) = 122 мм²

Определяем скорость выпуска  расплава:

 

щ_вн = 15*К₁*К₂         (7)

 

где К₁ - коэффициент, учитывающий тип отливки

К₂ - коэффициент, учитывающий давление на сплав.

щ_вн = 15*1*2=30 м/с

 

Таблица 6 - Коэффициент, учитывающий тип отливки

Тип отливки	К1
Толстостенная простой конфигурации	0,75
Коробчатого сечения	1
Сложной конфигурации	1,5
Очень сложной  конфигурации с тонкими ребрами (0,5 - 0,8 мм.)	2

 

 

 

 

Таблица 7 - Коэффициент, учитывающий давление на сплав

Давление, Па	К2
До 20	2,5
20-40	2
40-60	1,75
60-80	1,5
80-100	1,25
Св. 100	1