Проект пресс-формы

 

Определяем  продолжительность заливки формы:

 

ф_зап = К₃ К₄ * 0,06         (8)

 

где Кз - коэффициент  учитывающий тип сплава

К4 - коэффициент, учитывающий среднюю толщину стенки отливки.

ф_зап = 0,9*1,5*0,06 = 0,081 сек

 

Таблица 8 - Коэффициент  учитывающий тип сплава

Сплавы	Кз
Свинцово - оловянные	1,1
Цинковые	1
Алюминиевые	0,9
Медные	0,75
Сталь и чугун	0,6
Магниевые	0,45

 

Таблица 9 Коэффициент, учитывающий среднюю толщину стенки

Толщина стенки, мм	К4
До1	0,5
1-2	0,75
2-4	1
4-6	1,15
6-8	1,3
Св.8	1,5

    

 

    Таблица  10 - Температура формы

Основа сплава	Температура нагрева  формы, оС	Примечание
Цинк	120-160	Чем больше стенка отливки, тем больше стенка формы
Алюминий	180-250
Магний	200-300
Медь	250-320

 

Определение размеров питателя:

Толщина питателя:

_пит = (0,8 ... 1,0) * у_отл         (9)

 

h_пит = 1*1,5 = 1,5 мм

где у_отл - толщина отливки в месте подвода металла, мм

Ширина питателя, мм:

_пит = f_пит / h_пит         (10)

 

b_пит = 250/9 = 27 мм

Длина питателя, мм:

_пит = (4 ... 6)* h_пит         (11)

 

l_пит = 4*1,5 = 6 мм

Определение размеров камеры прессования:

_кп. = х_ж / [(0,7…0,8)* l_кп]       (12)

 

где F_кп. - площадь сечения камеры прессования, мм²

l_кп - длина рабочей камеры прессования

          1_кп = 1,25*L          (13)

 

_кп = 1,25*93 = 93,1 мм

где L - длина отливки, мм

х_ж - объем жидкого металла, мм³

 

х_ж = х_отл + х_пит + х_пр.ост + х_пром        (14)

 

где х_отл. - объем отливки, мм³

х_пит. - объем питателей, мм³

х_пр.ост. - объем пресс - остатка, мм³

х_пром - объем промывника, мм³

Объем отливки:

 

х_отл = m/ p₁          (15)

 

где m - масса отливки, г

p₁ - плотность расплава, г/мм³

х_отл = 1820/2,7 = 674 мм³

Объем питателей:

 

х_пит. = h_пит* b_пит* l_пит         (16)

 

х_пит. = 0,9*3,1*3,6 = 100,4 мм³

Объем пресс - остатка:

х_пр.ост = 0,4* х_{отл. ,} (14)

х_пр.ост = 0,4*674 = 2426,4 мм³

Объем промывника:

х_пром = (s*h* )+((1/3*H*( *B+

        *b+ )+((1/3*р*H*(b²+Bb+B²)/2))    (17)

 

х_пром

=(5*1,5*30)+((1/3*15(30*16+30*12+ ))+((1/3*3,14*15

*(12²+16*12+16²)/2)) = 225+3910,41+4182,48 = 8317,89 мм³ = 83,2 мм³

х_ж = 674 + 10,04+ 242,64 + 8,32 = 935 мм³

 

Таблица 11 - Размеры  промывников в зависимости от толщины стенки отливки, мм

	Размер промывника	Толщина стенки отливки
	Промывника	2-4	5-8	9-15	св. 15
	В	6	10	16	20-30
	b	5	8	12	16-20
	H	6	10	15	20-30
	h	0,3 - 0,8	1,5-1,2	0,8 -1,5	1,0-2,0
	s	2	3-5	5-8	10-15
		20-30	20-50	30-70	40-100
	L	30-40	30-60	40-80	50 -120

_кп = 935 / [0,8* 9,31] = 125,54 мм²

Определение диаметра камеры прессования:

 

d_кп =           (18)

 

d_кп = = 126,4 мм

Расчёт скорости прессования

Расчёт скорости прессования щ_пр. ведётся по формуле

отливка сплав контроль качество деталь

       щ_пр =          (19)

 

щ_пр = = 9,6 м/с

Под скоростью  прессования понимают скорость перемещения  плунжера за период заполнения формы  прессования.

Определение усилия прессования:

 

Р _пр = Р_ин + Р_гд + Р_см + Р_газ + Р_мет + Р_{мат ,}      (20)

 

где Р_пр - усилие прессования, кГс

Р_ин - усилие необходимое на преодоление инерционных сил, кГс

_{ин =}          (21)

 

где g = 981 - ускорение свободного падения, см/с²

P_{ин =} = 159216 Гс = 159,22 кГс

Р_гд - усилие необходимое для преодоления местных гидродинамических сопротивлений литниковой системы, кГс

 

Р_гд = Р_ин Ч ж _{с ,}          (22)

 

где ж с- суммарный коэффициент местных гидравлических сопротивлений формы и литниковой системы.

 

      (23)

где о₁ = 0,98

о₂ = 0,45

F_отл - площадь сечения отливки, перпендикулярная питателю, см

= 7,63

Р_гд = 159,22*7,63 = 1214,85 кГс

 

Р_см - усилие смятия образовавшейся твёрдой корки металла пуансоном в камере прессования, кГс

 

Р_см = ѓ _кор Ч у _с          (24)

 

где у_с - предел прочности на смятие корки металла вблизи температуры солидуса, у_с=50 кГс/мм

f_кор - площадь сечения затвердевшей корки

 

       (25)

 

где б =0,3 ...0,5 ккал/мм²∙с

с - плотность расплава, г/мм³

t_кр - температура заливки, °С [1 табл.2.2]_ф - температура формы, °С

ф_охл - время охлаждения отливки ~ 1 сек [1 рис.3.38]

= 254,5 мм²

Р_см = 254,5*50 = 12725 кГс

Р_газ - усилие на преодоление противодавления газов в полости формы, кГс

Р _газ = n Ч Р _2газ Ч ѓ _пит         (26)

 

где n - поправочный коэффициент, n=(3-4)

Р_2газ - противодавление газов, кГс

 

Р _{2 газ} = Р _{1 газ}* Т_мет / Т_ф         (27)

 

где P_1газ - давление газа в форме до ее заполнения, кГс; Р_1газ = 1 кГс

Т_мет - температура металла, равная температуре ликвидуса расплава, К (находится исходя из таблицы 4)

Т_ф - температура формы, К

Р _{2 газ} = 1*910 / 473 = 1,92 кГс

Р _газ = 3*1,92_*40 = 230,4 кГс

Р_мет - усилие на создание напора для поднятия металла до верхнего уровня полости формы, кГс

_мет = H *с*F_отл         (28)

 

где Н - высота отливки над  осью камеры прессования, см

F_отл - площадь отливки, мм²

_отл = Ѕr*n*a         (29)

 

где r - радиус вписанной окружности, мм

n - число сторон правильного многоугольника, n = 8

a - сторона правильного многоугольника, см

F_отл = Ѕ*6,9*8*2,9 = 80,04 см²

P_мет = H *с* F_отл. = 0,9*2,7*80,04 = 194,49 Гс = 0,19 кГс

Р_нат - усилие для преодоления сил поверхностного натяжения расплава питателях, кГс

Р_нат = * У F_пит        (30)

 

где r - половина толщины питателя, мм

= 1

= h_пит/2          (31)

= 0,9/2 = 0,45 мм

Рнат = * 40 = 4444,4 кГс

Р _пр = 159,22+1214,85+12725+230,4+0,19+4444,4 = 18774,06 кГс

Расчёт площади  сечения вентиляционных каналов

Ширина вентиляционных каналов, м

 

          (32)

 

где - площадь вентиляционных каналов, м

h_k - необходимая толщина вентиляционных каналов, м

h_k = (0,10-0,20) м

Площадь вентиляционных каналов, мм

, (30)

где n - коэффициент запаса, n = (2-3)

 

       (33)

= 0,25 мм²     (34)

= 0,3 мм²

 

где t_ф - температура формы, К

D = 0,086 град / м для газов, заполняющих форму

P₁- давление в полостях формы перед впуском расплава P₁= 1 кГс/мм²

P₂- давление в полостях формы после впуска расплава, Р₂< 5 кГс/мм²

- ускорение свободного  падения, 9,81 м/с²

= 0,3 м²

= 0,2 м

Расчёт усилия запирания.

 

Р_зап = Р_ст + Р_уд          (35)

 

где Р_ст - статическое усилие запирания, кГс

 

          (36)

 

где Р_пр - усилие прессования, кГс

F_n - сумма площадей проекций на плоскость разъема формы, мм²

_п = 2F_отл + 2F_пром + 2F_пит + F_кп       (37)

 

где F_пром - площадь промывника,

F_пит - площадь питателя

Площадь промывника

          F_пром = (l *s + L*B)        (38)               

         _пром = (3*0,5 + 4*1,6) = 79 мм²

Площадь питателя

_пит = b_пит* l_пит          (39)

 

F_пит = 3,1* 3,6 = 11,16

_n = 2*80,04 + 2*7,9 +2*11,16 +125,54 = 323,74 мм²    (40)

 

где F_пит - площадь питателя, мм²

_пит = l _пром* b_пром          (41)

 

где n - количество промывников, шт

= 48414,16 кГс

где Р_уд - сила удара, кГс

 

      (42)

 

где n - поправочный коэффициент, n=(0,6-0,7)

Е - модуль упругости  расплава, Е=0,7 х 10¹⁰ кГс/м²

р₁ - плотность расплава, г/см³

p₁^, - плотность рабочей жидкости (масла), 0,8 г/мм³

g - ускорение свободного падения, 981 мм/с²

С - скорость распространения  звуковой волны в жидкости механизма прессования, С = 10 мм/с

= 406000 кГс

Р_зап = 48414,16+406000 = 454417,26 кГс

Исходя из расчётных  данных принимаем машину для литья  под давлением 711А10. [10 табл. 8.2]

 

2.3. Расчет  шихты и баланса металла

Произведем расчет шихты для приготовления сплава АК12 при применении 50% отходов собственного производства (возврата) и 50% первичных металлов и лигатур. Составим баланс металла на 480 т годного литья.

Плавка производится в печи ИАТ - 0,4. Расчет производится на 100 кг сплава по среднему химическому составу. Программа 40 т/год.

Химический  состав сплава по ГОСТ 1583-93

Al = 88,2 - 90,8% Si = 7,5 - 9% Mg = 0,3 - 0,5% Сu = 1 - 1.5 % Mn = 0,3 - 0,5% Ti = 0,1 - 0,3%

Угар компонентов  сплава в процессе плавки принимаем  в соответствии со справочными данными [2 табл.52]: Al = 1% Si = 1% Mg = 2% Cu = 1% Mn = 1,5% Ti = 1%

Химический  состав лигатуры принимаем в соответствии со справочными данными[2 табл.38]:

Лигатура Al - Si: 13% Si 87% Al

Лигатура Al - Cu: 50% Cu 50% Al

Лигатура Al - Mn: 10% Mn 90% Al

Лигатура Al - Ti: 5% Ti 95% Al

Все полученные данные заносим в таблицу 13

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 13 - Средний  химический состав сплава с учетом угара

Наименование  показателей	Элементы						Всего
	Al	Si	Mg	Cu	Mn	Ti
Состав сплава по ГОСТ 1583-93,%	88,2 - 90,8	7,5 - 9	0,3 - 0,5	1 - 1.5	0,3 - 0,5	0,1 - 0,3	100
Состав сплава, принятый к расчету (средний), %	89,5	8,25	0,4	1,25	0,4	0,2	100
Кг	89,5	8,25	0,4	1,25	0,4	0,2	100
Угар, %	1	1	2	1	1,5	1	-
Кг	0,895	0,08	0,008	0,013	0,006	0,002	1,004
Количество шихтовых материалов с учетом угара, кг	90,395	8,33	0,408	1,263	0,406	0,202	101,004

 

Определяем  количество отходов собственного производства в виде сплава АК12.

(101,004*50)/100 = 50,502 кг

Определяем  количество элементов Al, Si, Mg, Cu, Ti попадающих в рабочий сплав с отходами собственного производства.

Al = 50,502*89,5/100 = 45,2 кг

Si = 50,502*8,25/100 = 4,166 кг

Mg = 50,502*0,4/100 = 0,202 кг

Cu = 50,502*1,25/100 = 0,631 кг