Реферат: Разработка технологического процесса изготовления детали
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
2. Выбор и обоснование принятого способа изготовления отливок
3. Разработка чертежа отливки
3.1 Определение припусков на механическую обработку отливки
4. Разработка модельного комплекта
4.1 Выбор материала модельного комплекта
4.2 Разработка чертежа модели
4.3 Разработка чертежа стержневого ящика
4.4 Расчет литниковой системы
5. Формовочные и стержневая смеси и их приготовление
5.1 Формовочные смеси
5.2 Стержневая смесь
5.3 Приготовление формовочных и стержневых смесей
6. Изготовление литейных форм и стержней
6.1 Формовка
6.2 Изготовление стержней
6.3 Сушка форм и стержней
6.4 Расчет силдействующих не верхнюю полуформу при заливке
7. Выплавка металла и заливка формы расплавом
8. Выбивка, обрубка и очистка литья
8.1 Выбивка отливок
8.2 Очистка отливок
8.3 Зачистка и окраска отливок
Вывод
Список литературы
1. ВВЕДЕНИЕ
Литейное производство является однойиз важнейших отраслей машиностроительной промышленности. В конструкцияхсовременных машин и приборов большая часть деталей представляет собой отливкииз стали, чугуна, медных, алюминиевых, магниевых и других сплавов. Литейныедетали составляют 60-80% общего веса машин. Особенно большое место занимаютотливки в конструкциях металлургического оборудования, станков, турбин,кузнечно-прессовых машин. Методом литья можно из любых металлов и их сплавовизготавливать изделия сложной конфигурации, большинство из которых невозможнополучить другими производственными процессами (например, штамповкой,механической обработкой). Масса отливок может быть самой различной – от несколькихграммов до сотен тонн. Стоимость литой заготовки или детали, как правило,получается меньше изготовленной другими методами. Отливка может представлятьсобой вполне законченную деталь или заготовку, которая подвергается затемобработке на металлорежущих станках.
Перед машиностроительной отрасльюпоставлены большие задачи по интенсификации и коренному техническомупереоснащению литейного производства. Для выполнения поставленных задачпредусматривается освоение прогрессивных ресурсосберегающих технологий на базенового высокопроизводительного литейного оборудования; создания гибкихпроизводственных систем и роторных линий, базирующихся на безотходнойтехнологии и интегрированных с АСУТП, АРМ (автоматизированные рабочие места ИТРи рабочих); внедрение роботов и манипуляторов; закрытие или переоснащение цехови участков с низкими технико-экономическими показателями инеудовлетворительными условиями труда; улучшение подготовки рабочих и ИТР,переподготовка кадров; аттестация цехов, технологических процессов, рабочихмест.
На многих литейных предприятиях,цехах и участках, а также в НИИ разработаны и осуществляются программыНадежности и Качества.
Программа Надежности предусматриваетулучшение конструкций и повышение надежности работы литейного оборудования,создание системы нормативно-технической документации, устанавливающейноменклатуру и порядок определения показателей надежности, а также техническихтребований к качеству ремонта литейного оборудования.
Программой Качество предусмотренкомплекс организационно-технических и экономический мероприятий, обеспечивающихулучшение качества изготовления литейного оборудования и литых заготовок.
Наряду с повышением техническогоуровня литейного производства постоянно возрастают и требования к подготовкемолодых рабочих-литейщиков различных профессий. Квалифицированный рабочийдолжен обладать техническими знаниями и уметь применять их на производстве. Накаком бы участке литейного цеха ни работал литейщик, он должен отчетливопредставлять значение выполняемой им операции в общем технологическом процессе.Нарушение технологии на участке формовки, не обнаруженное при сборке литейнойформы, приведет тому, что окажется напрасным труд многих людей, начиная отрабочего, занятого на приготовлении формовочной смеси, до заливщика металла иобрубщика готовых отливок.
2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТОГОСПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК
Среди отливок до 80% по массезанимают детали, изготавливаемые литьем в песчаные формы. Метод являетсяуниверсальным применительно к литейным материалам, а также к массе и габаритамотливок. Специальные способы литья хотя и позволяют получать отливкиповышенного качества с минимальным объемом механической обработки, нозначительно повышают их стоимость.
Учитывая невысокую точностьнеобрабатываемых поверхностей и индивидуальное производство отливаемой деталипринимаем способ литья в песчано-глинистые формы. Этот способ являетсяоптимальным для изготовления отливок любой сложности, любых размеров и массы изразных литейных сплавов в единичном и мелкосерийном производстве.
3. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОТЛИВКИ
3.1 Определение припусков намеханическую обработку отливки
Нормирование точности отливки иназначение припусков на механическую обработку
1) В соответствии с заданнымквалитетом точности необрабатываемых поверхностей (13) табл. 1.1 [1] дляинтервала размеров св. 400 до 500 мм находим численное значение его допуска:
IT=970 мкм.
2) По найденному допуску и интервалуразмеров от 400 до 630 мм по табл. 1.2 [1] находим требуемый класс точностиотливки 7т и проставляем его на чертеже отливки (лист 2): 7т-0-0-7 ГОСТ26645-85.
3) В соответствии с заданнымквалитетом точности размеров обрабатываемых поверхностей 8, по табл. 1.3 [1]выбираем необходимые методы их механической обработки:
— плоские поверхности – чистовоефрезерование;
— внутренние цилиндрическиеповерхности – развертывание черновое.
4) По табл. 1.2 [1] для найденногокласса точности отливки 7т и соответствующего размера обрабатываемойповерхности:
- от 160 до 250 мм — допуск этого размера 1,1 мм.
5) По табл. 1.4 [1] для найденногокласса точности отливки 7т, габарита отливки св. 100 мм и сплава марки АК5М2 принимаем способ литья в песчаные формы и ряд припусков 5.
6) По найденным допускам, выбранномуряду припусков и требуемому виду окончательной механической обработки по табл.1.5 [1] определяем общий припуск на механическую обработку на сторону длякаждого размера.
— плоские поверхности: />; />; />.
7) Определяем размеры обрабатываемыхповерхностей с учетом припуска по формуле:
/>
где /> –размер отливок, мм;
/> – номинальный размер детали, мм;
/> – припуск, взятый со знаком "+" для наружныхповерхностей и со знаком "-" для внутренних поверхностей.
/>
/>
/>
По полученным размерам разрабатываемчертеж отливки представленный на листе 2
4. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЬНОГО КОМПЛЕКТА
Модельный комплект это совокупностьприспособлений, предназначенных для изготовления стержней и получения рабочихполостей в литейной форме. Модельный комплект включает в себя литейную модель,стержневые ящики, модели элементов литниковой системы и др.
4.1 Выбор материала модельногокомплекта
Модельные комплекты, предназначенныедля серийного производства, изготавливаются из твердых пород дерева – клена,красного бука и березы, а модельные комплекты для единичного и мелкосерийногопроизводства из ели и сосны. Древесина идущая для изготовления модельныхкомплектов, должна обладать необходимой прочностью, плотностью и упругостью.
Прочность является основнымпоказателем долговечности моделей. Наибольшее сцепление волокон дереванаблюдается по длине ствола, поэтому вдоль волокон древесина имеет большойпредел прочности как при растяжении, та и при сжатии.
Плотность зависит от толщины игустоты расположения волокон, образующих древесину. Наибольшей плотностьюобладают породы дерева, древесина которых имеет темный цвет: бук, лен, граб,красное и черное дерево. Наиболее плотные породы являются и самыми твердыми,что благоприятно сказывается на долговечности моделей. Упругостью обладаютпороды дерева, имеющие большой удельный вес. Исключение составляют сосна и ель,которые при низком удельном весе вследствие более однородного строениядревесины отличаются высокой упругостью. Исходя из выше сказанного, в качествематериала для изготовления модельного комплекта принимаем сосну.
Для уменьшения коробления, влияющегона геометрию и прочность модельного комплекта доски у заготовок располагаемтак, чтобы годичные кольца у смежных досок были направлены в разные стороны.
4.2 Разработка чертежа модели
Изготовлению модели предшествуетсоставление технологии формовки, определяющей положение модели в форме, выборплоскости разъема формы. При конструировании модели точно обуславливается,какая половина модели будет низом, и какая верхом. Это необходимо для того, чтобыобрабатываемые поверхности отливки были по возможности в нижней полуформе.Нижняя поверхность отливки бывает всегда чище и плотнее вследствие стремлениягазовых и неметаллических включений подняться вверх. Боковые поверхности такжеполучаются чище, нежели верхние.
Во избежание перекосов отливкурекомендуется по возможности располагать в одной полуформе — нижней. Исходя изрекомендаций положения некоторых отливок в форме при заливке (табл.51 [3])принимаем положение детали – горизонтально.
Модель выполняем разъемной. Разъеммодели определяется конструкцией отливки и делается с целью облегчения операцииизвлечения модели из формы. Модель имеет плоскую поверхность разъема,совпадающую с разъемом формы.
Для обеспечения возможности установкистержня в форме на модели предусматриваем стержневые знаки. Стержневыми знакаминазывают дополнительные элементы модели, которые непосредственно не образуютконфигурацию отливки, но дают возможность получить гнезда для устойчивогоположения стержня в форме. Для предотвращения разрушения формы при установкестержней между стержневыми знаками и формой предусматривают зазоры по ГОСТ3606-80.
Для удобства извлечения из формыпредусматриваем формовочные уклоны – уклоны, выполненные на вертикальныхстенках моделей, а также на углублениях и выступах элементов модельногокомплекта.
Формовочные уклоны нанеобрабатываемых поверхностях выполняются за счет одновременного увеличения иуменьшения размеров отливки. Величины формовочных уклонов наружных поверхностеймодели выбираем в зависимости от высоты измеряемой поверхности по табл.2.8.17[1].
Для предотвращения образованиялитейных дефектов в углах отливки эти углы выполняются не острыми, а сзакругленными переходами, называемыми галтелями. Величину галтелей принимаемравной 3 мм.
При изготовлении модели учитываемлинейную усадку металла и на величину линейной усади увеличиваем размерымодели. Из табл.2.8.18 [3] для стальных отливок принимаем величину линейнойусадки равной 1,5%. При изготовлении модели пользуемся специальным модельнымметром, который имеет длину больше, чем обычный метр на 1,5%.
Чертеж модели представлен на листе 3.
4.3 Разработка чертежа стержневогоящика
Стержнем называют элемент литейнойформы, служащий для образования отверстий, полостей и сложных углублений вотливке. В стержне, изготавливаемом отдельно от литейной формы из специальнойстержневой смеси, различают две части:
а) часть, выполняющая какую-либоповерхность отливки;
б) часть, служащая для установкистержня в форме и отвода газов, называемую знаком.
По условию задания нужно разработатьстержневой ящик для производства мелких стержней IV класса (табл.5.2 [4]).
Высоты нижнего и верхнего знаковстержня, их уклоны, а также зазоры между знаками стержня и модели, выполняютсяпо ГОСТ 3606-80.
Чертеж стержневого ящика выполнен налисте 4.
4.4 Расчет литниковой системы
Литниковой системой называетсясистема каналов, которая служит для подвода металла в форму. Литниковаясистема, как правило, состоит из следующих элементов:
а) Литниковая чаша – служит длясмягчения удара струи жидкого металла, поступающего из ковша, и для задержанияшлака;
б) Стояк представляет собойвертикальный канал круглого сечения, по которому металл из чаши поступает вшлакоуловитель, расположенный в плоскости разъема формы;
в) Шлакоуловитель предназначен длязадержания шлака и земляных включений, попавших в стояк. Из шлакоуловителя,имеющего в сечении форму трапеции, чистый металл поступает в питатели;
г) питатели, имеющие трапецеидальноесечение, служат для подвода металла непосредственно в форму.
Во избежание получения бракованныхотливок литниковая система во время отливки должна быть вся заполнена жидкимметаллом. Перерыв струи металла или не заполнение всего сечения стояка илишлакоуловителя приводит к засасыванию воздуха и шлака в полость формы. Поэтомумежду элементами литниковой системы соблюдается определенное соотношение.
Исходя из рекомендаций табл.1.15 [4]принимаем к разработке литниковую систему сифоном (сбоку), которая состоит изчаши, стояка, шлакоуловителя, расположенного в горизонтальной плоскости разъемаформы.
Расчет литниковых систем производятприменительно к условиям заливки форм: из поворотного чайникового ковша, чтопрактикуется при изготовлении мелких отливок, по методике изложенной в [5].
Расчет элементов литниковой системы.
1. Определяем массу отливки поформуле
/>
2. Масса металла в форме приближенноравна
/>
3. Определяем продолжительностьзаливки формы металлом
/>
где /> -оптимальная продолжительность заливки, сек;
/> — преобладающая или средняя толщинастенки отливки, /> мм;
4. Поскольку отливка имеет малыегабариты и простую конфигурацию, принимаем коэффициент расхода металла />.
5. Определяем расчетный напорметалла. В нашем случае заливка осуществляется сбоку и />.
6. Определяем минимальное суммарноесечение питателей по формуле Озанна-Дитерта:
/>
7. Расчет площадей сеченийлитникового хода и стояка производим из соотношения:
/>, откуда:
/>;
/>;
/>
г) Объем литниковой чаши принимаемравным 4-х кратному расходу металла:
/>
5. ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВАЯ СМЕСИ ИИХ ПРИГОТОВЛЕНИЕ
Материалы, применяемые дляизготовления формовочных и стержневых смесей, а также припылы литейных формназываются формовочными материалами. Формовочные материалы подразделяют наосновные и вспомогательные. К основным формовочным материалам относятся пески иглина, а вспомогательным – связующие вещества, опилки, торф, мазут и другиедобавки. Как показывает опыт, около 50% брака происходит по виненекачественного формовочного материала, поэтому выбор рациональных смесей исоблюдение технологии их приготовления являются важными факторами снижениябрака и улучшения качества отливок. Основой для получения формовочных истержневых смесей служит природный кварцевый песок, к которому в качествесвязующего вещества добавляют глину и необходимые вспомогательные материалы.
К свойствам форм и стержней,зависящим от качества формовочных материалов, относят:
1) механические свойства;
2) газопроницаемость;
3) способность противостоять действиютепла выделяемого отливкой;
4) способность отводить с нужнойскоростью тепло выделяемой отливкой;
5) способность не сплавляться сметаллом (химическая инертность).
5.1 Формовочные смеси
а) Облицовочная смесь.
Служит для образования лицевого слояформы, непосредственно соприкасающегося с металлом (толщина слоя 20-30 мм). Она составляется из материалов лучшего качества и приготовляется более тщательно. Опираясь нарекомендации [5] стр. 58 принимаем облицовочную формовочную смесь для стальноголитья с характеристиками, изложенными в таблице 1.
б) Наполнительная смесь.
Наполнительная смесь служит длязаполнения всего остального объема формы и делается из менее качественнойсмеси. В состав наполнительной смеси входит главным образом «горелая»смесь и небольшое количество свежих кварцевых или глинистых песков. Опираясь нарекомендации [6] стр. 50 принимаем наполнительную формовочную смесь длястального литья с характеристиками, изложенными в таблице 2.
5.2 Стержневая смесь
Стержни во время заливки находятся всамых неблагоприятных условиях, так как в большинстве случаев со всех сторонокружены жидким металлом. В связи с этим материал стержней должен обладатьбольшей, чем материал формы, газопроницаемостью, прочностью, податливостью,выбиваемостью и непригораемостью. Выбираем состав и свойства стержневой смеси сучетом конфигурации и назначения стержней, а также условий, в которых онинаходятся в форме.
Состав и свойства стержневой смесиприведены в таблице 3.
5.3 Приготовление формовочных истержневых смесей
Единую формовочную смесь составляютиз обработанной («горелой») смеси с добавлением кварцевого песка исвязующих веществ. После выбивки опок охлажденную отработанную смесь пропускаютчерез вальцы для размельчения спекшихся кусков. Затем она поступает намагнитный сепаратор для удаления металлических включений, после чего еепросеивают через сито с размером ячеек до 8 мм и транспортируют в бункеры над смесителями. Кварцевый песок перед введением в смесь просеивают через сито сразмером отверстий 3-5 мм и подвергают сушке. После этого его вновь просеиваюти распределяют по специальным бункерам над смесителями. Введение глины в смесьосуществляют как в сухом состоянии, так и в виде суспензии, содержащей 50%глины и 50% воды. Суспензию обычно подают к смесителям по трубам. Другиесвязующие материалы подаются к смесителям в готовом для введения в смесь виде.
Компоненты смеси смешиваются всмесителях или бегунах, куда обработанная смесь и свежие добавки поступают изотдельных бункеров, расположенных над ними. В смесителях перемешиваниепроисходит в течение 1-2 мин, после чего полученную смесь увлажняют иперемешивают еще 2-3 мин. Готовая смесь ленточным транспортером подается вбункер-отстойник, где она вылеживается 3-4 часа с целью выравнивания состава повлажности и образования вокруг частиц глины водных оболочек. После вылеживанияглина приобретает лучшую способность связывать зерна песка. Из бункера-отстойникасмесь подается к дезинтеграторам и, пройдя операцию разрыхления,транспортируется в бункеры на формовочных участках.
11
Процесс приготовленияоблицовочной смеси не отличается от технологии приготовления единой смеси.Однако в связи с большим количеством свежих добавок продолжительностьсмешивания облицовочных смесей увеличивается до 8-12 мин.Наполнительная смесь состоит изпросеянной и увлажненной отработанной смеси. Для достижения равномерногоувлажнения смесь необходимо перемешивать. Отработанная смесь периодическиподвергается магнитной сепарации. Не реже одного раза в неделю наполнительнаясмесь должна освежаться кварцевым песком и глиной.
Способ приготовления –последовательность загрузи материалов в смеситель и продолжительность перемешивания– оказывает большое влияние на качество смесей. Поэтому технологический процессприготовления смесей тщательно разрабатывается и должен строго соблюдаться.
Порядок приготовления стержневыхсмесей в зависимости от применяемого оборудования и особенностей материалов,входящих в состав смесей, может частично изменяться. Однако имеется ряд общихправил, которых следует придерживаться всякий раз, когда приготовляютстержневую смесь. Например, в первую очередь в бегунах тщательно перемешиваютсухие исходные материалы, а затем добавляется вода и жидкие крепители.Продолжительность перемешивания зависит от состава смеси и колеблется вдовольно больших пределах – от 3 до 20 мин.
Однако, увеличение времениперемешивания сверх указанного недопустимо, так как оно ведет к понижениюпрочности стержней. Слишком долгое перемешивание приводит к полной потерипластичности смеси.
Качество приготовленной смесипроверяют в экспресс-лаборатории, обращая особое внимание на ее прочность всыром и сухом состоянии.
Таблица 1
Назначение смеси Облицовочная для литья в сухую Вес отливки в кг До 50 Характеристика смеси Зерновой состав 025 Содержание глинистых компонентов в % 12-14 Газопроницаемость в сыром состоянии 70-100Предел прочности кг/см2
На сжатие в сыром состоянии 0,5-0,7 На разрыв в сухом состоянии 0,8-1,2 Влажность в % 5,0-7,0 Состав смеси Наименование составляющих 1 отработан-ная смесь 2 квар-цевый песок 3 огне-упорная глина 4 сульфит-ная барда Содержание в % по объему 40-80 15,5-50,5 4-9 0,5 Режим приготовления смеси Последовательность загрузи составляющих 1+2+3+вода+4 Продолжительность перемешивания в мин 5-8Таблица 2
Назначение смеси Наполнительная для литья в сухую Вес отливки в кг До 50 Характеристика смеси Зерновой состав горелая смесь в % 98 Содержание глинистых компонентов в % 2 Газопроницаемость в сыром состоянии 60Предел прочности кг/см2
На сжатие в сыром состоянии 0,4-0,6 На разрыв в сухом состоянии - Влажность в % 5,0-6,0Таблица 3
Класс сложности стержня IV Состав смеси в вес. ч. Основные материалы отработанная смесь 0-40 кварцевый песок 59-93 огнеупорная глина 1-7 Связующие материалы крепителиКТ
1,5-2
СП или СБ
4-5
ПАТОКА
2-3
сульфитно-спиртовая барда 2-3 2-2,5 - Древесные опилки 0-2 0-2 0-2 Характеристи-ка смеси Зерновой состав К025А и К0315Б Содержание глинистых компонентов, % 6-10 Газопроницаемость в сыром состоянии 70Предел прочности кг/см2
На сжатие в сыром состоянии 0,16-0,30 На разрыв в сухом состоянии 2-3 Влажность, % 4-5,56. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ИСТЕРЖНЕЙ
6.1 Формовка
Формовой называется комплекс операцийпо изготовлению из формовочных материалов литейных форм, способных выдержатьвоздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания. В нашемслучае форма служит для образования наружных очертаний, а стержень внутреннихполостей отливки.
При формовке в двух опоках поразъемной модели на модельную плиту устанавливают нижнюю часть модели лицевойстороной вверх и на эту же доску ставят нижнюю опоку ушками вниз. Модель,предварительно протертую керосином, припудривают модельной пудрой и засеиваюттонким слоем облицовочной смеси (15-20 мм). Затем, в несколько приемов, слоями толщиной до 100 мм заполняют опоку наполнительной смесью и утрамбовываютвначале клиновой трамбовкой по углам, а затем плоской по всей поверхности.Излишек смеси сверху опоки срезают линейкой. Набитую опоку накалывают душником,не доходя до модели на 10-15 мм, переворачивают на 1800и ставят навыровненную площадку на плацу. Плоскость разъема опок заглаживают гладилкой.
На нижнюю половину модели поцентрирующим штырям устанавливают верхнюю половину и плоскость разъема формыпосыпают сухим разделительным песком.
Затем на нижнюю опоку ставят верхнюю,припудривают модель, устанавливают модели литников и выпора и заформовывают втаком же порядке, как нижнюю. После набивки верхней опоки и накалывания в нейвентиляционных каналов вытаскивают из верхней опоки модель стояка и выпоров ирасширяют верхнюю часть стояка в виде литниковой чаши.
Затем снимают верхнюю опоку,устанавливают ее плоскостью разъема вверх, прорезают питатели на нижнейполуформе и смачивают кромки обеих полуформ в местах соприкосновения их споловинками моделей для предупреждения осыпания формовочной смеси при выемкемодели
После этого вынимают модели из формы,исправляют возможные повреждения, припыливают и приглаживают поверхности,устанавливают стержень и, наконец, собирают форму для заливки, осторожно опустивверхнюю опоку на нижнюю по направляющим штырям. Во избежание прорыва металлачерез плоскость разъема во время заливки, скрепляют верхнюю опоку с нижнейметаллическими скобами. Центрирующие штыри после спаривания опок вынимают ипользуются ими для центровки следующей пары опок.
6.2 Изготовление стержней
Процесс изготовления стержней вящиках является самым распространенным методом. Стержневой ящик состоит из двухполовин, соединяемых шипами.
Технологические операции изготовлениястержней.
1) Подготовка стержневого ящика.
Проверяют целостность и отсутствиеповреждений формообразующей поверхности. Очищают рабочие поверхностистержневого ящика от пыли и остатков смеси. Наносят кистью или пульверизаторомразделительное покрытие. Разъемные стержневые ящики скрепляют скобами.
2) Предварительное заполнениестержневого ящика смесью.
Засыпают слой (30-60 мм) стержневой смеси, проставляют проволоку, крючки или каркас для армирования стержня, смесьуплотняют до 3/4 высоты стержневого ящика.
3) Простановка каркаса.
Каркасы не должны иметь трещин,ослабленных сечений и других дефектов. Осаживают в смесь литой или сварнойкаркас, предварительно смоченный жидким раствором глины. Зазор между каркасом истенками ящика равен 20 мм. Торцы литых каркасов должны отстоять от поверхностистержня на 10 мм.
4) Вентиляция стержня.
15
Выступающие и узкиечасти стержня укрепляют крючками и прокладывают в них полый капроновый шнур иливосковые фитили для вентиляции, концы которых выводят в полость под заполнительили в знаковые части. Полость в стержне выполняют с помощью коробки. Толщинарабочего слоя смеси от стенки ящика до полости под заполнитель равна 60-80 мм. После формовки коробку извлекают из стержня. В стенах полости под заполнитель вентиляционнойиглой диаметром 6-8 мм накалывают несквозные каналы числом не менее 8 шт. на 1дм3. Полость засыпают смесью из 50% древесных опилок и 50%отработанной смеси или керамзита. Затем наполнитель уплотняют, занизив уровеньзасыпки на толщину рабочего слоя смеси. Место занижения уплотняют стержневойсмесью.5) Окончательное заполнениестержневого ящика.
Насыпают стержневую смесь до верхастержневого ящика, уплотняют ее вручную пневматической трамбовкой или киянкой.Армируют стержень проволокой, отогнутой от каркаса, после чего досыпаютстержневую смесь и окончательно ее уплотняют. При армировании верхней частистержня концы проволоки заправляют в смесь.
6) Удаление излишков стержневойсмеси.
После окончательного уплотнения смесисо стороны заполнения стержневого ящика выполняют наколы числом не менее 2-3шт. на 1 дм3. Затем излишки смеси срезают ножами и верхнюю плоскостьстержня заглаживают гладилкой. При уплотнении стержня со стороны знаковой частинаколы выполняют после срезания излишков смеси и заглаживания верхнейплоскости. Плотность поверхности стержня 70-80 ед.
7) Извлечение стержня из стержневогоящика.
На стержневой ящик накладывают сушильнуюплиту с отверстиями. Стержневой ящик с закрепленной плитой кантуют на 1800.Стенки ящика при извлечении стержня слегка обстукивают киянкой.
8) Отделка стержня.
Отделку стержня выполняют послеизвлечения его из стержневого ящика. Тщательно заделывают выявленныенеплотности, подрывы, поврежденные при извлечении части, сквозные наколы. Принеобходимости отделываемые места слега увлажняют. Стенки стержня должны бытьпрямолинейными. Несформированные в стержневом ящике галтели выполняют вручную сприменением шаблонов. Отделанный стержень окрашивают и сушат.
6.3 Сушка форм и стержней
Сухие формы обладают большейпрочностью и газопроницаемостью и меньшей газотворной способностью, чем сырыеформы. Поэтому сушка форм применяется для ответственных отливок с обрабатываемойповерхностью. Стержни применяют в сухом состоянии всегда.
Сушка заключается в нагреве форм истержней топочными газами, разбавленными воздухом до нужной температуры.Процесс сушки сопровождается удалением влаги из форм и стержней и повышением связующихсвойств глины и органических крепителей, входящих в состав стержневой смеси.Скорость испарения
влаги увеличивается с увеличениемтемпературы топочных газов, которые, насыщаясь влагой, уносят ее в атмосферу.Однако, чем выше температура печи, тем быстрее на поверхности форм и стержнейобразуется плотная корка, задерживающая испарение влаги из внутренних частейформы или стержня. Под давлением паров эта корка лопается, и появляютсятрещины, ведущие к ослаблению поверхностной прочности форм и стержней.
Следовательно, чем толще стержень илиформа, тем медленнее должен происходить подъем температуры до нужного предела.Весь процесс сушки делится на три этапа:
1) Прогрев форм или стержней дотемпературы 100-1100для удаления влаги. В этот период повышатьтемпературу следует медленно и осторожно для равномерного прогрева форм истержней. Топочные газы не следует выпускать из сушила, заставляя их насыщатьсявлагой, испаряемой формами или стержнями. Удержание влаги в сушиле и умереннаятемпература газов замедляет испарение влаги с поверхности форм и стержней испособствует их равномерному прогреву.
2) Повышение температуры до нужногопредела и выдержка при этой температуре. Подъем температуры можно производитьзначительно быстрее, не опасаясь появления трещин в формах и стержнях. Заслонкуна дымовом борове полностью открывают, чтобы уходящие из сушила газы,содержащие большой процент влаги, заменить свежими, сухими газами.
3) Охлаждение вместе с сушилом дотемпературы 80-1200. Топка прекращается, дымовая заслонка частичноприкрывается, и находящиеся в сушиле формы или стержни медленно охлаждаются дотемпературы разгрузки, которая обычно не превышает 50-800.
Для сушки мелких стержней применяютсясушильные шкафы, загружаемые с помощью выдвижных полок. Сушку ведут притемпературе 150-1800С, продолжи- тельностью 2-3 ч.
Для сушки форм в литейных цехахмелкосерийного производства применяются камерные сушила периодическогодействия. Камерное сушило представляет собой камеру с кирпичными стенками иплотно закрывающейся дверью. В топке сушила сжигают каменный угол или антрацит.Топочные газы поступают в камеру по специальным каналам и отверстиям в подукамеры, расположенным у ее боковых стенок. Газы, омывая поверхность формустановленных в камере, отдают им свое тепло и насыщаются влагой, испаряемойпри их нагреве. Затем газы охлаждаются и уходят через подовое отверстие камерыв боров и дальше в дымовую трубу. Подвод топочных газов через отверстия по всейдлине сушила позволяет добиться равномерного прогрева по всему объему камеры.Чтобы обеспечить свободное соприкосновение газов с поверхностью форм, опокиставят на подкладки на некотором расстоянии друг от друга. Объем камерызаполняется формами на 20-25%. Расход топлива на 1 м3 камеры составляет 5 кг условного топлива за один цикл сушки. Продолжительность сушкиформ 10 ч. Температура сушки 4500, длительность 8-12 ч.
6.4 Расчет сил действующих не верхнюю полуформу призаливке
1. Определяем площадь проекции /> части одной отливки,расположенной в верхней полуформе, на горизонтальную плоскость разъема.
/>
Количество отливок в форме – 2 шт.Тогда суммарная площадь проекции /> частейвсех отливок, расположенных в верхней полуформе, на горизонтальную плоскостьразъема
/>
2. Найдем металлостатический напор,равный расстоянию от верхней точки подвода металла к отливке до уровня металлав литниковой воронке или чаше. В нашем случае точка подвода металла принадлежитплоскости разъема, следовательно, металлостатический напор равен высоте верхнейполуформы
/>
3. Находим силу металлостатическогодавления на верхнюю полуформу в (Н)
/>
где ρ/>=2760/> — плотность сплава АК5М2ГОСТ 1050-88;/>
/> - ускорение свободного падения.
/>
4. Определяем выталкивающую силу,действующую на стержень и приложенную к верхней полуформе
/>
где /> -объем части стержня, омываемой металлом, (м3)
/>
/> - плотность стержневой смеси вуплотненном состоянии.
/>
5. Определяем вес отливки в Н
/>
где /> -объем отливки, рассчитываем следующим образом
/>
/>
/>
6. Находим вес опоки по условию
/>
7. Определяем вес формовочной смеси вверхней полуформе
/>
где /> -объем формовочной смеси
/>
/> - плотность формовочной смеси.
/>
где /> -габариты опоки, (м).
8. Находим вес груза, необходимогодля крепления верхней полуформы при заливке
/>
где /> -коэффициент, учитывающий динамическое воздействие металла на форму при заливке.
/>
9. Находим массу груза по формуле:
/>
7. ВЫПЛАВКА МЕТАЛЛА И ЗАЛИВКА ФОРМЫРАСПЛАВОМ
Качество литых деталей зависит такжеот техники заливки. Поэтому с целью устранения возможности появления браканеобходимо соблюдать следующие правила заливки:
1) поддерживать носок ковша висправном состоянии;
2) заливать металл в форму непрерывнои равномерно;
3) высота ковша над плоскостью опокидолжна быть минимальной: не более 150 мм;
4) располагать литниковую чашу так, чтобык форме обеспечивался удобный подход с ковшом;
5) подбирать емкость ковша так, чтобыона несколько превышала емкость формы;
6) поддерживать литниковую системузаполненной;
7) для облегчения операции заливки ис целью обеспечения безопасных условий работы наполнение ковша необходимопроизводить на 80-120 мм ниже его верхней кромки;
8) перед началом заливки ковши должныбыть тщательно просушены и прогреты;
9) для удаления растворенных в сталигазов и шлаковых включений, а также для выравнивания состава стали, ее передзаливкой в формы некоторое время выдерживают в ковше.
Продолжительность охлаждения отливкисоставляет 0,4-0,7 часа.
8. ВЫБИВКА, ОБРУБКА И ОЧИСТКА ЛИТЬЯ
8.1 Выбивка отливок
После заливки и охлаждения металлаотливку выбивают из формы. При этом «горелая» смесь транспортируетсяна переработку в смесеприготовительное, а отливки – в обрубное отделения. Длявыбивки отливок из формы принимаются специальные вибрационные решетки. Дляэтого форму ставят на раму вибрационной решетки и включают двигатель.Вследствие вибрации решетки формовочная смесь разрушается и высыпается черезрешети на ленточный транспортер, идущий в смесеприготовительное отделение.Отливки при этом могут оставаться на решетке или проваливаться вниз, гдепопадают на специальный конвейер и транспортируются в обрубное отделение.
При выбивке отливок из опок иногдачастично выбиваются стержни. Но в большинстве случаев стержни выбивают вобрубном отделении одновременно с очисткой литья в простых барабанах.
8.2 Очистка отливок
Выбитые из формы отливки имеют насвоей поверхности слой пригоревшей формовочной смеси, от которой отливкуочищают в специальных агрегатах. Во время очистки литья из отливок удаляютсятакже внутренние стержни вместе с их арматурой, холодильниками и другимитехнологическими элементами формы. Наиболее широко применяются следующиеспособы очистки литья: в простых барабанах, дробеметная очистка,гидропескоструйная и ручная.
Применение простых барабанов дляочистки литья широко распространено. Этот вид очистки имеет большиепреимущества по сравнению с другими. При нем происходит выбивка сложныхстержней, глубоких земляных выступов, отбивка заусенцев и всевозможных заливов,удаление которых при других способах очистки требует больших затрат труда. Ктому же в барабане можно придать товарный вид отливкам с повышенным пригаром.Основной недостаток простых барабанов – большой шум, возникающий при их работе.
Для уменьшения шума участкибарабанной очистки необходимо выделять в отдельное помещение, в котором должноработать как можно меньше обслуживающего персонала. Для этого механизируют иавтоматизируют загрузочные и разгрузочные операции.
8.3 Зачистка и окраска отливок
Зачистке подвергаются все отливки.Цель зачистки – удаление остатков литниковой системы, после ее отбивки илиотрезки, снятие заусенцев и заливов и заглаживание линии разъема.
Большие заливы и остатки литниковойсистемы зачищают с помощью обрубки пневматическими зубилами или обрезки наспециальных прессах. Малые заливы и остатки питателей удаляются на наждаках.
Зачистные работы отличаются большойтрудоемкостью и связаны с тяжелыми условиями труда рабочих.
Окраска отливок после грунтовкипроизводится нитроэмалью различных цветов. Мелкие отливки окрашивают окунанием.
ВЫВОД
В курсовой работе был разработантехнологический процесс получения отливок методом литья в песчано-глинистыеформы в составе:
— чертеж отливки с припусками намеханическую обработку резанием. Полученная точность отливки 7т-0-0-7 ГОСТ26645-85;
— чертежи модели и стержневого ящикас размерами, увеличенными на величину усадки 1,5%. В качестве материала выбранасосна. Модель выполнена разъемной. Для удобства извлечения из формыпредусмотрены уклоны и знаки;
— совмещенный чертеж детали и отливкис элементами литниковой системы, стержнем с указанием плоскости и направленияразъема модели и формы. Элементы литниковой системы – площади сечения стояка,шлакоуловителя и питателей рассчитаны по системе А.Д. Попова.
— ручная формовка в нормализованныхопоках по схеме «Формовка по разъемной модели в двух опоках – нижней иверхней»;
— в качестве формовочной смесипринята смесь на основе формовочного песка, огнеупорной глины и связующих смол;
— собранные формы подвергаем сушке вкамерных сушилах периодического действия с температурой сушки 150-1800С,продолжительностью 2-3 ч;
— заливку формы расплавомосуществляем при температуре 1420-1400 0С. Вначале расплав издуговой печи заливаем в ковш большой вместимости от 0,5 до 1,5 т, а затем изнего в ковш меньшей вместимости 30-80 кг для заливки расплава в форму. Продолжительность заливки составляет 30 с. Продолжительность охлаждения отливки0,4-0,7 часов.
— выбивку отливок в условияхиндивидуального производства осуществляем средствами малой механизации на барабанахочистных и галтовочных, а очистку отливок в труднодоступных местах с помощьюпескоструйных аппаратов;
— обрезку литников и прибылейосуществляем с помощью газовых резаков, зачистных шлифовочных машинок;
— окраску отливок после грунтовкипроизводим нитроэмалью различных цветов окунанием.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рыжаков В.В., Купряшин В.А., Байков О.Е. Технологические процессымашиностроительного производства. Методические указания, контрольные задания ипримеры выполнения самостоятельных работ. Учебно-методическая разработка –Пенза: ПГТА, 2004. – 67 с.: 12 ил., 33 табл. Библиогр. 6 назв.
2. Мячин В.Е., Рыжаков В.В., «Проектирование технологическихпроцессов машиностроительного производства», часть 1; ПТИ, Пенза, 2003 г.
3. Орешкин В.Д., «Основы литейного производства», Машгиз,Москва, 1971 г.
4. Анисимов Н.Ф., Благов Б.Н., «Проектирование литы деталей»,Машиностроение, Москва, 1977 г.
5. Абрамов Г.Г., Панченко Б.С., «Справочник молодоголитейщика», Высшая школа, Москва, 1983 г.
6. Головин С.Я., «Краткий справочник литейщика», Машгиз,Москва, 1970 г.
7. Дмитрович А.М., «Книга молодого литейщика», Беларусь, Минск, 1976 г.