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 сил действующих 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 одной из важнейших отраслей машиностроительной промышленности. В конструкциях современных машин и приборов большая часть деталей представляет собой отливки из стали, чугуна, медных, алюминиевых, магниевых и других сплавов. Литейные детали составляют 60-80% общего веса машин. Особенно большое место занимают отливки в конструкциях металлургического оборудования, станков, турбин, кузнечно-прессовых машин. Методом литья можно из любых металлов и их сплавов изготавливать изделия сложной конфигурации, большинство из которых невозможно получить другими производственными процессами (например, штамповкой, механической обработкой). Масса отливок может быть самой различной – от нескольких граммов до сотен тонн. Стоимость литой заготовки или детали, как правило, получается меньше изготовленной другими методами. Отливка может представлять собой вполне законченную деталь или заготовку, которая подвергается затем обработке на металлорежущих станках.
Перед машиностроительной отраслью поставлены большие задачи по интенсификации и коренному техническому переоснащению литейного производства. Для выполнения поставленных задач предусматривается освоение прогрессивных ресурсосберегающих технологий на базе нового высокопроизводительного литейного оборудования; создания гибких производственных систем и роторных линий, базирующихся на безотходной технологии и интегрированных с АСУТП, АРМ (автоматизированные рабочие места ИТР и рабочих); внедрение роботов и манипуляторов; закрытие или переоснащение цехов и участков с низкими технико-экономическими показателями и неудовлетворительными условиями труда; улучшение подготовки рабочих и ИТР, переподготовка кадров; аттестация цехов, технологических процессов, рабочих мест.
На многих литейных предприятиях, цехах и участках, а также в НИИ разработаны и осуществляются программы Надежности и Качества.
Программа Надежности предусматривает улучшение конструкций и повышение надежности работы литейного оборудования, создание системы нормативно-технической документации, устанавливающей номенклатуру и порядок определения показателей надежности, а также технических требований к качеству ремонта литейного оборудования.
Программой Качество предусмотрен комплекс организационно-технических и экономический мероприятий, обеспечивающих улучшение качества изготовления литейного оборудования и литых заготовок.
Наряду с повышением технического уровня литейного производства постоянно возрастают и требования к подготовке молодых рабочих-литейщиков различных профессий. Квалифицированный рабочий должен обладать техническими знаниями и уметь применять их на производстве. На каком бы участке литейного цеха ни работал литейщик, он должен отчетливо представлять значение выполняемой им операции в общем технологическом процессе. Нарушение технологии на участке формовки, не обнаруженное при сборке литейной формы, приведет тому, что окажется напрасным труд многих людей, начиная от рабочего, занятого на приготовлении формовочной смеси, до заливщика металла и обрубщика готовых отливок.
2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТОГО СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК
Среди отливок до 80% по массе занимают детали, изготавливаемые литьем в песчаные формы. Метод является универсальным применительно к литейным материалам, а также к массе и габаритам отливок. Специальные способы литья хотя и позволяют получать отливки повышенного качества с минимальным объемом механической обработки, но значительно повышают их стоимость.
Учитывая невысокую точность необрабатываемых поверхностей и индивидуальное производство отливаемой детали принимаем способ литья в песчано-глинистые формы. Этот способ является оптимальным для изготовления отливок любой сложности, любых размеров и массы из разных литейных сплавов в единичном и мелкосерийном производстве.
3. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОТЛИВКИ
3.1 Определение припусков на механическую обработку отливки
Нормирование точности отливки и назначение припусков на механическую обработку
1) В соответствии с заданным квалитетом точности необрабатываемых поверхностей (13) табл. 1.1 [1] для интервала размеров св. 400 до 500 мм находим численное значение его допуска:
IT=970 мкм.
2) По найденному допуску и интервалу размеров от 400 до 630 мм по табл. 1.2 [1] находим требуемый класс точности отливки 7т и проставляем его на чертеже отливки (лист 2): 7т-0-0-7 ГОСТ 26645-85.
3) В соответствии с заданным квалитетом точности размеров обрабатываемых поверхностей 8, по табл. 1.3 [1] выбираем необходимые методы их механической обработки:
- плоские поверхности – чистовое фрезерование;
- внутренние цилиндрические поверхности – развертывание черновое.
4) По табл. 1.2 [1] для найденного класса точности отливки 7т и соответствующего размера обрабатываемой поверхности:
- от 160 до 250 мм - допуск этого размера 1,1 мм.
5) По табл. 1.4 [1] для найденного класса 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, выбранному ряду припусков и требуемому виду окончательной механической обработки по табл. 1.5 [1] определяем общий припуск на механическую обработку на сторону для каждого размера.
- плоские поверхности : ; ; .
7) Определяем размеры обрабатываемых поверхностей с учетом припуска по формуле:
где
– размер отливок, мм;
– номинальный размер детали, мм;
– припуск, взятый со знаком "+" для наружных поверхностей и со знаком "-" для внутренних поверхностей.
По полученным размерам разрабатываем чертеж отливки представленный на листе 2
4. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЬНОГО КОМПЛЕКТА
Модельный комплект это совокупность приспособлений, предназначенных для изготовления стержней и получения рабочих полостей в литейной форме. Модельный комплект включает в себя литейную модель, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы и др.
4.1 Выбор материала модельного комплекта
Модельные комплекты, предназначенные для серийного производства, изготавливаются из твердых пород дерева – клена, красного бука и березы, а модельные комплекты для единичного и мелкосерийного производства из ели и сосны. Древесина идущая для изготовления модельных комплектов, должна обладать необходимой прочностью, плотностью и упругостью.
Прочность является основным показателем долговечности моделей. Наибольшее сцепление волокон дерева наблюдается по длине ствола, поэтому вдоль волокон древесина имеет большой предел прочности как при растяжении, та и при сжатии.
Плотность зависит от толщины и густоты расположения волокон, образующих древесину. Наибольшей плотностью обладают 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 обладают породы дерева, имеющие большой удельный вес. Исключение составляют сосна и ель, которые при низком удельном весе вследствие более однородного строения древесины отличаются высокой упругостью. Исходя из выше сказанного, в качестве материала для изготовления модельного комплекта принимаем сосну.
Для уменьшения коробления, влияющего на геометрию и прочность модельного комплекта доски у заготовок располагаем так, чтобы годичные кольца у смежных досок были направлены в разные стороны.
4.2 Разработка чертежа модели
Изготовлению модели предшествует составление технологии формовки, определяющей положение модели в форме, выбор плоскости разъема формы. При конструировании модели точно обуславливается, какая половина модели будет низом, и какая верхом. Это необходимо для того, чтобы обрабатываемые поверхности отливки были по возможности в нижней полуформе. Нижняя поверхность отливки бывает всегда чище и плотнее вследствие стремления газовых и неметаллических включений подняться вверх. Боковые поверхности также получаются чище, нежели верхние.
Во избежание перекосов отливку рекомендуется по возможности располагать в одной полуформе - нижней. Исходя из рекомендаций положения некоторых отливок в форме при заливке (табл.51 [3]) принимаем положение детали – горизонтально.
Модель выполняем разъемной. Разъем модели определяется конструкцией отливки и делается с целью облегчения операции извлечения модели из формы. Модель имеет плоскую поверхность разъема, совпадающую с разъемом формы.
Для обеспечения возможности установки стержня в форме на модели предусматриваем стержневые знаки. Стержневыми знаками называют дополнительные элементы модели, которые непосредственно не образуют конфигурацию отливки, но дают возможность получить гнезда для устойчивого положения стержня в форме. Для предотвращения разрушения формы при установке стержней между стержневыми знаками и формой предусматривают зазоры по ГОСТ 3606-80.
Для удобства извлечения из формы предусматриваем формовочные уклоны – уклоны, выполненные на вертикальных стенках моделей, а также на углублениях и выступах элементов модельного комплекта.
Формовочные уклоны на необрабатываемых поверхностях выполняются за счет одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки. Величины формовочных уклонов наружных поверхностей модели выбираем в зависимости от высоты измеряемой поверхности по табл.2.8.17 [1].
Для предотвращения образования литейных дефектов в углах отливки эти углы выполняются не острыми, а с закругленными переходами, называемыми галтелями. Величину галтелей принимаем равной 3 мм.
При изготовлении модели учитываем линейную усадку металла и на величину линейной усади увеличиваем размеры модели. Из табл.2.8.18 [3] для стальных отливок принимаем величину линейной усадки равной 1,5%. При изготовлении модели пользуемся специальным модельным метром, который имеет длину больше, чем обычный метр на 1,5%.
Чертеж модели представлен на листе 3.
4.3 Разработка чертежа стержневого ящика
Стержнем называют элемент литейной формы, служащий для образования отверстий, полостей и сложных углублений в отливке. В стержне, изготавливаемом отдельно от литейной формы из специальной стержневой смеси, различают две части:
а) часть, выполняющая какую-либо поверхность отливки;
б) часть, служащая для установки стержня в форме и отвода газов, называемую знаком.
По условию задания нужно разработать стержневой ящик для производства мелких стержней IV класса (табл.5.2 [4]).
Высоты нижнего и верхнего знаков стержня, их уклоны, а также зазоры между знаками стержня и модели, выполняются по ГОСТ 3606-80.
Чертеж стержневого ящика выполнен на листе 4.
4.4 Расчет литниковой системы
Литниковой системой называется система каналов, которая служит для подвода металла в форму. Литниковая система, как правило, состоит из следующих элементов:
а) Литниковая чаша – служит для смягчения удара струи жидкого металла, поступающего из ковша, и для задержания шлака;
б) Стояк представляет собой вертикальный канал круглого сечения, по которому металл из чаши поступает в шлакоуловитель, расположенный в плоскости разъема формы;
в) Шлакоуловитель предназначен для задержания шлака и земляных включений, попавших в стояк. Из шлакоуловителя, имеющего в сечении форму трапеции, чистый металл поступает в питатели;
г) питатели, имеющие трапецеидальное сечение, служат для подвода металла непосредственно в форму.
Во избежание получения бракованных отливок литниковая система во время отливки должна быть вся заполнена жидким металлом. Перерыв струи металла или не заполнение всего сечения стояка или шлакоуловителя приводит к засасыванию воздуха и шлака в полость формы. Поэтому между элементами литниковой системы соблюдается определенное соотношение.
Исходя из рекомендаций табл.1.15 [4] принимаем к разработке литниковую систему сифоном (сбоку), которая состоит из чаши, стояка, шлакоуловителя, расположенного в горизонтальной плоскости разъема формы.
Расчет литниковых систем производят применительно к условиям заливки форм: из поворотного чайникового ковша, что практикуется при изготовлении мелких отливок, по методике изложенной в [5].
Расчет элементов литниковой системы.
1. Определяем массу отливки по формуле
2. Масса металла в форме приближенно равна
3. Определяем продолжительность заливки формы металлом
где - оптимальная продолжительность заливки, сек;
- преобладающая или средняя толщина стенки отливки, мм
;
4. Поскольку отливка имеет малые габариты и простую конфигурацию, принимаем коэффициент расхода металла .
5. Определяем расчетный напор металла. В нашем случае заливка осуществляется сбоку и .
6. Определяем минимальное суммарное сечение питателей по формуле Озанна-Дитерта:
7. Расчет площадей сечений литникового хода и стояка производим из соотношения:
, откуда:
;
;
г) Объем литниковой чаши принимаем равным 4-х кратному расходу металла:
5. ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВАЯ СМЕСИ И ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЕ
Материалы, применяемые для изготовления формовочных и стержневых смесей, а также припылы литейных форм называются формовочными материалами. Формовочные материалы подразделяют на основные и вспомогательные. К основным формовочным материалам относятся пески и глина, а вспомогательным – связующие вещества, опилки, торф, мазут и другие добавки. Как показывает опыт, около 50% брака происходит по вине некачественного формовочного материала, поэтому выбор рациональных смесей и соблюдение технологии их приготовления являются важными факторами снижения брака и улучшения качества отливок. Основой для получения формовочных и стержневых смесей служит природный кварцевый песок, к которому в качестве связующего 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 действию тепла выделяемого отливкой;
4) способность отводить с нужной скоростью тепло выделяемой отливкой;
5) способность не сплавляться с металлом (химическая инертность).
5.1 Формовочные смеси
а) Облицовочная смесь.
Служит для образования лицевого слоя формы, непосредственно соприкасающегося с металлом (толщина слоя 20-30 мм). Она составляется из материалов лучшего качества и приготовляется более тщательно. Опираясь на рекомендации [5] стр. 58 принимаем облицовочную формовочную смесь для стального литья с характеристиками, изложенными в таблице 1.
б) Наполнительная смесь.
Наполнительная смесь служит для заполнения всего остального объема формы и делается из менее качественной смеси. В состав наполнительной смеси входит главным образом "горелая" смесь и небольшое количество свежих кварцевых или глинистых песков. Опираясь на рекомендации [6] стр. 50 принимаем наполнительную формовочную смесь для стального литья с характеристиками, изложенными в таблице 2.
5.2 Стержневая смесь
Стержни во время заливки находятся в самых неблагоприятных условиях, так как в большинстве случаев со всех сторон окружены жидким металлом. В связи с этим материал стержней должен обладать большей, чем материал формы, газопроницаемостью, прочностью, податливостью, выбиваемостью и непригораемостью. Выбираем состав и свойства стержневой смеси с учетом конфигурации и назначения стержней, а также условий, в которых они находятся в форме.
Состав и свойства стержневой смеси приведены в таблице 3.
5.3 Приготовление формовочных и стержневых смесей
Единую формовочную смесь составляют из обработанной ("горелой") смеси с добавлением кварцевого песка и связующих веществ. После выбивки опок охлажденную отработанную смесь пропускают через вальцы для размельчения спекшихся кусков. Затем она поступает на магнитный сепаратор для удаления металлических включений, после чего ее просеивают через сито с размером ячеек до 8 мм и транспортируют в бункеры над смесителями. Кварцевый песок перед введением в смесь просеивают через сито с размером отверстий 3-5 мм и подвергают сушке. После этого его вновь просеивают и распределяют по специальным бункерам над смесителями. Введение глины в смесь осуществляют как в сухом состоянии, так и в виде суспензии, содержащей 50% глины и 50% воды. Суспензию обычно подают к смесителям по трубам. Другие связующие материалы подаются к смесителям в готовом для введения в смесь виде.
Компоненты смеси смешиваются в смесителях или бегунах, куда обработанная смесь и свежие добавки поступают из отдельных бункеров, расположенных над ними. В смесителях перемешивание происходит в течение 1-2 мин, после чего полученную смесь увлажняют и перемешивают еще 2-3 мин. Готовая смесь ленточным транспортером подается в бункер-отстойник, где она вылеживается 3-4 часа с целью выравнивания состава по влажности и образования вокруг частиц глины водных оболочек. После вылеживания глина приобретает лучшую способность связывать зерна песка. Из бункера-отстойника смесь подается к дезинтеграторам и, пройдя операцию разрыхления, транспортируется в бункеры на формовочных участках.
|
Процесс приготовления облицовочной смеси не отличается от технологии приготовления единой смеси. Однако в связи с большим количеством свежих добавок продолжительность смешивания облицовочных смесей увеличивается до 8-12 мин.
Наполнительная смесь состоит из просеянной и увлажненной отработанной смеси. Для достижения равномерного увлажнения смесь необходимо перемешивать. Отработанная смесь периодически подвергается магнитной сепарации. Не реже одного раза в неделю наполнительная смесь должна освежаться кварцевым песком и глиной.
Способ приготовления – последовательность загрузи материалов в смеситель и продолжительность перемешивания – оказывает большое влияние на качество смесей. Поэтому технологический процесс приготовления смесей тщательно разрабатывается и должен строго соблюдаться.
Порядок приготовления стержневых смесей в зависимости от применяемого оборудования и особенностей материалов, входящих в состав смесей, может частично изменяться. Однако имеется ряд общих правил, которых следует придерживаться всякий раз, когда приготовляют стержневую смесь. Например, в первую очередь в бегунах тщательно перемешивают сухие исходные материалы, а затем добавляется вода и жидкие крепители. Продолжительность перемешивания зависит от состава смеси и колеблется в довольно больших пределах – от 3 до 20 мин.
Однако, увеличение времени перемешивания сверх указанного недопустимо, так как оно ведет к понижению прочности стержней. Слишком долгое перемешивание приводит к полной потери пластичности смеси.
Качество приготовленной смеси проверяют в экспресс-лаборатории, обращая особое внимание на ее прочность в сыром 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 | 70-100 | |||||
| Предел прочности кг/см2
|
На сжатие в сыром состоянии | 0,5-0,7 | ||||
| На разрыв в сухом сос
тоянии |
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 | 5-8 | |||||
Таблица 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 | 60 | ||
| Предел прочности кг/см2
|
На сжатие в сыром состоянии | 0,4-0,6 | |
| На разрыв в сухом состоянии | - | ||
| Влажность в % | 5,0-6,0 | ||
Таблица 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 | крепители | КТ 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 | 70 | ||||
| Предел прочности кг/см2
|
На сжатие в сыром состоянии | 0,16-0,30 | |||
| На разрыв в сухом состоянии | 2-3 | ||||
| Влажность, % | 4-5,5 | ||||
6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ
6.1 Формовка
Формовой называется комплекс операций по изготовлению из формовочных материалов литейных форм, способных выдержать воздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания. В нашем случае форма служит для образования наружных очертаний, а стержень внутренних полостей отливки.
При формовке в двух опоках по разъемной модели на модельную плиту устанавливают нижнюю часть модели лицевой стороной вверх и на эту же доску ставят нижнюю опоку ушками вниз. Модель, предварительно протертую керосином, припудривают модельной пудрой и засеивают тонким слоем облицовочной смеси (15-20 мм). Затем, в несколько приемов, слоями толщиной до 100 мм заполняют опоку наполнительной смесью и утрамбовывают вначале 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 1800
и ставят на выровненную площадку на плацу. Плоскость разъема опок заглаживают гладилкой.
На нижнюю половину модели по центрирующим штырям устанавливают верхнюю половину и плоскость разъема формы посыпают сухим разделительным песком.
Затем на нижнюю опоку ставят верхнюю, припудривают модель, устанавливают модели литников и выпора и заформовывают в таком же порядке, как нижнюю. После набивки верхней опоки и накалывания в ней вентиляционных каналов вытаскивают из верхней опоки модель стояка и выпоров и расширяют верхнюю часть стояка в виде литниковой чаши.
Затем снимают верхнюю опоку, устанавливают ее плоскостью разъема вверх, прорезают питатели на нижней полуформе и смачивают кромки обеих полуформ в местах соприкосновения их с половинками моделей для предупреждения осыпания формовочной смеси при выемке модели
После этого вынимают модели из формы, исправляют возможные повреждения, припыливают и приглаживают поверхности, устанавливают стержень и, наконец, собирают форму для заливки, осторожно опустив верхнюю опоку на нижнюю по направляющим штырям. Во избежание прорыва металла через плоскость разъема во время заливки, скрепляют верхнюю опоку с нижней металлическими скобами. Центрирующие штыри после спаривания опок вынимают и пользуются ими для центровки следующей пары опок.
6.2 Изготовление стержней
Процесс изготовления стержней в ящиках является самым распространенным методом. Стержневой ящик состоит из двух половин, соединяемых шипами.
Технологические операции изготовления стержней.
1) Подготовка стержневого ящика.
Проверяют целостность и отсутствие повреждений формообразующей поверхности. Очищают рабочие поверхности стержневого ящика от пыли и остатков смеси. Наносят кистью или пульверизатором разделительное покрытие. Разъемные стержневые ящики скрепляют скобами.
2) Предварительное заполнение стержневого ящика смесью.
Засыпают слой (30-60 мм) стержневой смеси, проставляют проволоку, крючки или каркас для армирования стержня, смесь уплотняют до 3/4 высоты стержневого ящика.
3) Простановка каркаса.
Каркасы не должны иметь трещин, ослабленных сечений и других дефектов. Осаживают в смесь литой или сварной каркас, предварительно смоченный жидким раствором глины. Зазор между каркасом и стенками ящика равен 20 мм. Торцы литых каркасов должны отстоять от поверхности стержня на 10 мм.
4) Вентиляция стержня.
|
Выступающие и узкие части стержня укрепляют крючками и прокладывают в них полый капроновый шнур или восковые фитили для вентиляции, концы которых выводят в полость под заполнитель или в знаковые части. Полость в стержне выполняют с помощью коробки. Толщина рабочего слоя смеси от стенки ящика до полости под заполнитель равна 60-80 мм. После формовки коробку извлекают из стержня. В стенах полости под заполнитель вентиляционной иглой диаметром 6-8 мм накалывают несквозные каналы числом не менее 8 шт. на 1 дм3
. Полость засыпают смесью из 50% древесных опилок и 50% отработанной смеси или керамзита. Затем наполнитель уплотняют, занизив уровень засыпки на толщину рабочего слоя смеси. Место занижения уплотняют стержневой смесью.
5) Окончательное заполнение стержневого ящика.
Насыпают стержневую смесь до верха стержневого ящика, уплотняют ее вручную пневматической трамбовкой или киянкой. Армируют стержень проволокой, отогнутой от каркаса, после чего досыпают стержневую смесь и окончательно ее уплотняют. При армировании верхней части стержня концы проволоки заправляют в смесь.
6) Удаление излишков стержневой смеси.
После окончательного уплотнения смеси со стороны заполнения стержневого ящика выполняют наколы числом не менее 2-3 шт. на 1 дм3
. Затем излишки смеси срезают ножами и верхнюю плоскость стержня заглаживают гладилкой. При уплотнении стержня со стороны знаковой части наколы выполняют после срезания излишков смеси и заглаживания верхней плоскости. Плотность поверхности стержня 70-80 ед.
7) Извлечение стержня из стержневого ящика.
На стержневой ящик накладывают сушильную плиту с отверстиями. Стержневой ящик с закрепленной плитой кантуют на 1800
. Стенки ящика при извлечении стержня слегка обстукивают киянкой.
8) Отделка стержня.
Отделку стержня выполняют после извлечения его из стержневого ящика. Тщательно заделывают выявленные неплотности, подрывы, поврежденные при извлечении части, сквозные наколы. При необходимости отделываемые места слега увлажняют. Стенки стержня должны быть прямолинейными. Несформированные в стержневом ящике галтели выполняют вручную с применением шаблонов. Отделанный стержень окрашивают и сушат.
6.3 Сушка форм и стержней
Сухие формы обладают большей прочностью и газопроницаемостью и меньшей газотворной способностью, чем сырые формы. Поэтому сушка форм применяется для ответственных отливок с обрабатываемой поверхностью. Стержни применяют в сухом состоянии всегда.
Сушка заключается в нагреве форм и стержней топочными газами, разбавленными воздухом до нужной температуры. Процесс сушки сопровождается удалением влаги из форм и стержней и повышением связующих свойств глины и органических крепителей, входящих в состав стержневой смеси. Скорость испарения
влаги увеличивается с увеличением температуры топочных газов, которые, насыщаясь влагой, уносят ее в атмосферу. Однако, чем выше температура печи, тем быстрее на поверхности форм и стержней образуется плотная корка, задерживающая испарение влаги из внутренних частей формы или стержня. Под давлением паров эта корка лопается, и появляются трещины, ведущие к ослаблению поверхностной прочности форм и стержней.
Следовательно, чем толще стержень или форма, тем медленнее должен происходить подъем температуры до нужного предела. Весь процесс сушки делится на три этапа:
1) Прогрев форм или стержней до температуры 100-1100
для удаления влаги. В этот период повышать температуру следует медленно и осторожно для равномерного прогрева форм и стержней. Топочные газы не следует выпускать из сушила, заставляя их насыщаться влагой, испаряемой формами или стержнями. Удержание влаги в сушиле и умеренная температура газов замедляет испарение влаги с поверхности форм и стержней и способствует их равномерному прогреву.
2) Повышение температуры до нужного предела и выдержка при этой температуре. Подъем температуры можно производить значительно быстрее, не опасаясь появления трещин в формах и стержнях. Заслонку на дымовом борове полностью открывают, чтобы уходящие из сушила газы, содержащие большой процент влаги, заменить свежими, сухими газами.
3) Охлаждение вместе с сушилом до температуры 80-1200
. Топка прекращается, дымовая заслонка частично прикрывается, и находящиеся в сушиле формы или стержни медленно охлаждаются до температуры разгрузки, которая обычно не превышает 50-800
.
Для сушки мелких стержней применяются сушильные шкафы, загружаемые с помощью выдвижных полок. Сушку ведут при температуре 150-1800
С, продолжи- тельностью 2-3 ч.
Для сушки форм в литейных цехах мелкосерийного производства применяются камерные сушила периодического действия. Камерное сушило представляет собой камеру с кирпичными стенками и плотно закрывающейся дверью. В топке сушила сжигают каменный угол или антрацит. Топочные газы поступают в камеру по специальным каналам и отверстиям в поду камеры, расположенным у ее боковых стенок. Газы, омывая поверхность форм установленных в камере, отдают им свое тепло и насыщаются влагой, испаряемой при их нагреве. Затем газы охлаждаются и уходят через подовое отверстие камеры в боров и дальше в дымовую трубу. Подвод топочных газов через отверстия по всей длине сушила позволяет добиться равномерного прогрева по всему объему камеры. Чтобы обеспечить свободное соприкосновение газов с поверхностью форм, опоки ставят на подкладки на некотором расстоянии друг от друга. Объем камеры заполняется формами на 20-25%. Расход топлива на 1 м3
камеры составляет 5 кг условного топлива за один цикл сушки. Продолжительность сушки форм 10 ч. Температура сушки 4500
, длительность 8-12 ч.
6.4 Расчет сил действующих не верхнюю полуформу при заливке
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 частей всех отливок, расположенных в верхней полуформе, на горизонтальную плоскость разъема
2. Найдем металлостатический напор, равный расстоянию от верхней точки подвода металла к отливке до уровня металла в литниковой воронке или чаше. В нашем случае точка подвода металла принадлежит плоскости разъема, следовательно, металлостатический напор равен высоте верхней полуформы
3. Находим силу металлостатического давления на верхнюю полуформу в (Н)
где ρ=2760- плотность сплава АК5М2 ГОСТ 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 в уплотненном состоянии.
5. Определяем вес отливки в Н
где - объем отливки, рассчитываем следующим образом
6. Находим вес опоки по условию
7. Определяем вес формовочной смеси в верхней полуформе
где - объем формовочной смеси
- плотность формовочной смеси.
где - габариты опоки, (м).
8. Находим вес груза, необходимого для 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 ФОРМЫ РАСПЛАВОМ
Качество литых деталей зависит также от техники заливки. Поэтому с целью устранения возможности появления брака необходимо соблюдать следующие правила заливки:
1) поддерживать носок ковша в исправном состоянии;
2) заливать металл в форму непрерывно и равномерно;
3) высота ковша над плоскостью опоки должна быть минимальной: не более 150 мм;
4) располагать литниковую чашу так, чтобы к форме обеспечивался удобный подход с ковшом;
5) подбирать емкость ковша так, чтобы она несколько превышала емкость формы;
6) поддерживать литниковую систему заполненной;
7) для облегчения операции заливки и с целью обеспечения безопасных условий работы наполнение ковша необходимо производить на 80-120 мм ниже его верхней кромки;
8) перед началом заливки ковши должны быть тщательно просушены и прогреты;
9) для удаления растворенных в стали газов и шлаковых включений, а также для выравнивания состава стали, ее перед заливкой в формы некоторое время выдерживают в ковше.
Продолжительность охлаждения отливки составляет 0,4-0,7 часа.
8. ВЫБИВКА, ОБРУБКА И ОЧИСТКА ЛИТЬЯ
8.1 Выбивка отливок
После заливки и охлаждения металла отливку выбивают из формы. При этом "горелая" смесь транспортируется на переработку в смесеприготовительное, а отливки – в обрубное отделения. Для выбивки отливок из формы принимаются специальные вибрационные решетки. Для этого форму ставят на раму вибрационной решетки и включают двигатель. Вследствие вибрации решетки формовочная смесь разрушается и высыпается через решети на ленточный транспортер, идущий в смесеприготовительное отделение. Отливки при этом могут оставаться на решетке или проваливаться вниз, где попадают на специальный конвейер и транспортируются в обрубное отделение.
При выбивке отливок из опок иногда частично выбиваются стержни. Но в большинстве случаев стержни выбивают в обрубном отделении одновременно с очисткой литья в простых барабанах.
8.2 Очистка отливок
Выбитые из формы отливки имеют на своей поверхности слой пригоревшей формовочной смеси, от которой отливку очищают в специальных агрегатах. Во время очистки литья из отливок удаляются также внутренние стержни вместе с их арматурой, холодильниками и другими технологическими элементами формы. Наиболее широко применяются следующие способы очистки литья: в простых барабанах, дробеметная очистка, гидропескоструйная и ручная.
Применение простых барабанов для очистки литья широко распространено. Этот вид очистки имеет большие преимущества по сравнению с другими. При нем происходит выбивка сложных стержней, глубоких земляных выступов, отбивка заусенцев и всевозможных заливов, удаление которых при других способах очистки требует больших затрат труда. К тому же в барабане можно придать товарный вид отливкам с повышенным пригаром. Основной недостаток простых барабанов – большой шум, возникающий при их работе.
Для уменьшения шума участки барабанной очистки необходимо выделять в отдельное помещение, в котором должно работать как можно меньше обслуживающего персонала. Для этого механизируют и автоматизируют загрузочные и разгрузочные операции.
8.3 Зачистка и окраска отливок
Зачистке подвергаются все отливки. Цель зачистки – удаление остатков литниковой системы, после ее отбивки или отрезки, снятие заусенцев и заливов и заглаживание линии разъема.
Большие заливы и остатки литниковой системы зачищают с помощью обрубки пневматическими зубилами или обрезки на специальных прессах. Малые заливы и остатки питателей удаляются на наждаках.
Зачистные работы отличаются большой трудоемкостью и связаны с тяжелыми условиями труда рабочих.
Окраска отливок после грунтовки производится нитроэмалью различных цветов. Мелкие отливки окрашивают окунанием.
ВЫВОД
В курсовой работе был разработан технологический процесс получения отливок методом литья в песчано-глинистые формы в составе:
- чертеж отливки с припусками на механическую обработку резанием. Полученная точность отливки 7т-0-0-7 ГОСТ 26645-85;
- чертежи модели и стержневого ящика с размерами, увеличенными на величину усадки 1,5%. В качестве материала выбрана сосна. Модель выполнена разъемной. Для удобства извлечения из формы предусмотрены уклоны и знаки;
- совмещенный чертеж детали и отливки с элементами литниковой системы, стержнем с указанием плоскости и направления разъема модели и формы. Элементы литниковой системы – площади сечения стояка, шлакоуловителя и питателей рассчитаны по системе А.Д. Попова.
- ручная формовка в нормализованных опоках по схеме "Формовка по разъемной модели в двух опоках – нижней и верхней";
- в качестве формовочной смеси принята смесь на основе формовочного песка, огнеупорной глины и связующих смол;
- собранные формы подвергаем сушке в камерных сушилах периодического действия с температурой сушки 150-1800
С, продолжительностью 2-3 ч;
- заливку формы расплавом осуществляем при температуре 1420-1400 0
С. Вначале расплав из дуговой печи заливаем в ковш большой вместимости от 0,5 до 1,5 т, а затем из него в ковш меньшей вместимости 30-80 кг для заливки расплава в форму. Продолжительность заливки составляет 30 с. Продолжительность охлаждения отливки 0,4-0,7 часов.
- выбивку отливок в условиях индивидуального производства осуществляем средствами малой механизации на барабанах очистных и галтовочных, а очистку отливок в труднодоступных местах с помощью пескоструйных аппаратов;
- обрезку литников и прибылей осуществляем с помощью газовых резаков, зачистных шлифовочных машинок;
- окраску отливок после грунтовки производим нитроэмалью различных цветов окунанием.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рыжаков В.В., Купряшин В.А., Байков О.Е. Технологические процессы машиностроительного производства. Методические указания, контрольные задания и примеры 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 технологических процессов 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 молодого литейщика", 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.