Технология изготовления отливки "корпус цапфы"

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

					150104.2011.018.00.00 ПЗ
Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.	Самохвалов Д.С.			Технология изготовления отливки «корпус цапфы»	Лит.	Листов	Лист
Провер.	Дубровин В.К.					К		24	2 - 2 -
Т.конт					ЮУрГУ Кафедра ЛП
Н.конт.
Утв.

Оглавление

• Введение

1. Основные технологические условия

• 2. Анализ технологичности изготовления отливки
• 3. Выбор способа изготовления отливки и его обоснование
• 4. Выбор положения отливки в форме в период заливки
• 5. Определение поверхности разъема формы
• 6. Определение припусков на механическую обработку
• 7. Определение формовочных уклонов
• 8. Определение размеров стержневых знаков
• 9. Выбор размера опок
• 10. Разработка конструкции и расчет литниковой системы
• 11. Выбор состава формовочных и стержневых смесей и красок
• 12. Разработка технологии сборки, плавки и заливки форм
• 13. Выбор шихтовых материалов
• 14. Контроль качества отливок
• Заключение
• Литература

Введение

Литье - это способ изготовления изделий, его сущность заключается в том, что в литейную форму заливают расплав определенного состава с комплексом требуемых свойств, который после затвердевания принимает конфигурацию рабочей полости формы и становится отливкой. Получение отливок в промышленности называют литейным производством.

Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико: почти все машины и приборы имеют литейные детали.

Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности пользовались для производства металлических изделий : в начале из меди и бронзы а затем из чугуна , а позже из стали и др. сплавов.

Основными процессами литейного производства являются : плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества обработки.

Основной способ изготовления отливок - литье в песчано-глинистые формы, которым получают около 80% отливок. Однако точность и шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения.

Литейное производство позволяет получить заготовки сложной конфигурации с минимальными припусками на обработку резанием и с хорошими механическими свойствами. Технологический процесс изготовления механизирован и автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок. Достижения современной науки во многих случаях позволяют коренным образом изменить технологический процесс, резко увеличить новые высокопроизводительные машины и автоматы. Что в конечном счете помогает улучшить качество продукции и повысить эффективность производства.

1. Основные технологические условия

Основные технологические условия для рассматриваемой отливки следующие:

1. Точность отливки 11-7 по ГОСТ 26645 - 85;

2. Формовочные уклоны не более 1,45`;

3. Неуказанные литейные радиусы 5 мм;

4. Литейная усадка 1,8%;

Чертеж отливки приведен в графической части курсового проекта «корпус цапфы» массой 47,4 кг.

2. Анализ технологичности изготовления отливки

Деталь в процессе эксплуатации испытывает значительные статические и динамические нагрузки, поэтому изготавливается из стали.

Анализ чертежа детали показывает, что конструкция ее достаточно технологична для изготовления литьем. Конфигурация внутренних полостей, обрабатываемых поверхностей и поверхностей неподвергающиеся механической обработки удовлетворяют требованиям технологии литейного производства.

Изучив технические условия, приходим к выводу, что все они выполнимы при изготовлении отливок из стали 35Л.

3. Выбор способа изготовления отливки и его обоснование

Сравнительный анализ возможностей указанных методов литья с учетом их специфики с техническими требованиями к детали позволяет сделать вывод о том, что наиболее целесообразно изготавливать эту деталь литьем в разовые песчано-глинистые формы. При изготовлении отливок данной массы и габаритов песчано-глинистая форма является наиболее экономичной, обеспечивая выполнение всех требований технических условий к качеству деталей.

4. Выбор положения отливки в форме в период заливки

От положения отливки в форме в период затвердевания зависит качество и плотность металла отливки, количество дефектов, количество стержней, необходимых для оформления внутренних полостей отливки.

При выборе руководствуемся рекомендациями справочника /1/.Наилучшим положением отливки для соблюдения данных условий является расположение корпуса цапфы горизонтально. Оно удобно для подведения металла и создаёт одинаковые условия затвердевания металла по окружности ступицы и платформы. В этом положении обеспечивается получение плотной структуры металла отливки.

Положение отливки в форме в период заливки и затвердевании показано на чертеже «элементы литейной формы».

5. Определение поверхности разъема формы

Выбранная поверхность разъема формы должна обеспечивать удобство формовки и сборки литейной формы с точки зрения простоты процесса и экономии времени, минимальное влияние смещения полуформ на качество отливки. Поверхность разъема может быть простой(плоскость)и сложной(фасонной).

В качестве поверхности разъема формы выберем плоскость, проходящую через середину платформы перпендикулярно оси симметрии цапфы (она совпадает с осью отверстия).

Выбранный вариант поверхности разъема обладает следующими преимуществами:

1. Поверхность разъема формы и модели плоская, что наиболее рационально с точки зрения изготовления модельного комплекта;

2. Уменьшается влияние смещения полуформ на качество отливки, и фиксацию стержней;

3. Уменьшаются затраты на обрубку и зачистку отливки, так как все необрабатываемые поверхности получаются без напусков и припусков.

6. Определение припусков на механическую обработку

Припуски на механическую обработку назначаются на все обрабатываемые поверхности отливки. Величина припуска зависит от выбранного технологического процесса, условий изготовления и обработки отливки. Припуски назначаются исходя из допуска на размер и заданной шероховатости поверхности.

Таблица 1 - Припуски на механическую обработку

Параметр	Значение
Номинальный размер, мм	25	180	85	60	245	275	145
Класс размерной точности	12	12	12	12	12	12	12
Ряд припусков	6	6	6	6	6	6	6
Шероховатость (Rz)	80	80	40	80	80	80	40
Вид окончательной механической обработки	Черновая	Черновая	Получистовая	Черновая	Черновая	Черновая	Получистовая
Припуск на сторону	3	4,4	4,3	3	4,3	4,3	4,8

Величины припусков приведены на чертеже «элементы литейной формы».

В соответствии с ГОСТ 26645-85 назначим припуски на механическую обработку. Расчет припусков для данной отливки приведен в таблице 1.

Определение массы и размеров прибыли по методу Прибыла.

В нашем случае материал отливки сталь, поэтому требуется прибыль. Прибыль устанавливается к массивной части отливки, т.е. к внутреннему кольцу, форма прибыли виде полого цилиндра с половиной тора.

,м3

где в-отношение объема прибыли к объему усадочной раковины, еv -часть объемной усадки сплава, принимающая участие в формировании усадочной раковины, Vу- объем питаемого узла отливки.

Подставим в формулу значения:

см3.

mп=2344,5*7,83=18,35 кг.

7. Определение формовочных уклонов

Формовочные уклоны определяются по ГОСТ 3212-92. Они назначаются с учетом высоты поверхности, способа литья, который применяется изготовления для данной детали и материала модельного комплекта.

Отливка формуется в горизонтальном положении, высота формообразующей поверхности 30 ммв нижней и верхней полуформах. При использовании металлических моделей для обеихповерхностей формовочный уклон составляет 1°45'.

Модели выполняются из алюминиевых сплавов (ГОСТ 1583-93).

8. Определение размеров стержневых знаков

Чертеж отливки (ФМ427.150104.18.00.00СБ), выполненный в соответствии с требованиями ГОСТа 3.1125-88. Технические условия на изготовление и приемку отливок указаны в задании.

С целью упрощения модельной оснастки, для снижения трудозатрат и получения полости в отливке необходимо изготовить болван в виде кольца.

Используем 1 стержень: для образования отверстия в корпусе цапфы.

9. Выбор размера опок

Размеры используемых опок назначаются, исходя из габаритных размеров детали и рекомендаций по толщине формовочной смеси на различных участках форм /2/. Требуемые размеры полуформ такие ():

верхняя полуформа --;

нижняя полуформа -- .

10. Разработка конструкции и расчет литниковой системы

Наиболее простым и экономичным способом подвода стали в полость формы является подвод стали по разъему. Применительно к данной отливке и выбранному положению ее при заливке подвод стали по разъему способствует созданию условий для направленного затвердевания отливки.

кг.

Оптимальную продолжительность заливки формы определим по формуле

, (3)

где - оптимальная продолжительность заливки, с;

- коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры заливки, рода сплава, места подвода, материала формы и ряда других факторов;

- преобладающая толщина стенки отливки, мм;

m - масса жидкого металла, приходящегося на одну отливку в форме, кг. Подставляя значения коэффициента ; средней толщины стенки от-ливки мм и m=mотл+ 0,1mотл+ mп=47,4+0,1*47,4+18,35=70,5 кг, получим

с.

Определим среднюю скорость подъема уровня металла в форме в процессе заливки по формуле при высоте отливки С = 300 мм

. (4)

мм/с.

Полученное значение выше минимально допустимых значений для отливок с толщиной стенок 10...40 мм, (Vдоп=20…10 мм/с).

Суммарную площадь узкого сечения литниковой системы для одной отливки определим по формуле

, (5)

где - суммарная площадь узкого сечения литниковой системы на одну отливку, см2;

m - масса жидкого металла, приходящегося на одну отливку в форме, кг;

- оптимальная продолжительность заливки, с;

- общий гидравлический коэффициент сопротивления формы;

- плотность заливаемой стали, г/см3;

- средний металлостатический напор в форме определяем по формуле

. (6)

мм.

Подставляя в формулу (5) значения кг; ; с; г/см3; g = 981 см/с2 и Нср = 24,8 см (при подводе металла сбоку), получим

см2.

Для сужающихся литниковых систем является суммарным сечением питателей для отливки. При подводе металла к отливке площадь питателя составит

см2.

Поперечные сечения шлакоуловителя и стояка в форме и соотношения сечений элементов системы [7].

При ::=1,0:1,1:1,2

см2

см2.

Определим размеры поперечных сечений элементов литниковой системы размеры питателей трапецеидальной формы (рис. 2)



Рис. 2. Поперечное сечение питателей: см2; см2; Количество - 2 шт.

, (7)

где и - верхнее и нижнее основания питателя, ();

- высота питателя ().

Зная высоту питателя h=1,5см, вычислим размеры оснований:

см,

см,

- размеры шлакоуловителя трапецеидальной формы, питающего отливку (рис. 3)

Рис. 3. Поперечное сечение шлакоуловителей см2; Количество - 2 шт.

, (8)

где и - верхнее и нижнее основания питателя, ();

- высота питателя ().

Подставив в формулу (7) значения , получим

см,

см,

см;

- диаметр стояка, питающего отливку (рис. 4)

, (9)

см,

см.

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

					150104.2011.018.00.00 ПЗ
Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.	Самохвалов Д.С.			Технология изготовления отливки «корпус цапфы»	Лит.	Листов	Лист
Провер.	Дубровин В.К.					К		24	2 - 2 -
Т.конт					ЮУрГУ Кафедра ЛП
Н.конт.
Утв.

Рис. 4. Поперечное сечение стояка см2

11. Выбор состава формовочных и стержневых смесей и красок

По роду заливаемого металла формовочные смеси подразделяют на смеси для получения отливок из сталей, чугуна и цветных сплавов; по состоянию формы перед заливкой - на смеси для форм, заливаемых во влажном и сухом состояниях. Формовочные смеси для стальных отливок приготавливают обычно из глинистых песков. Для мелких отливок применяют единые смеси, которые по составу и свойствам близки к облицовочным. В качестве противопригарной добавки в сырые смеси добавляют каменноугольный порошок./1/

Так как деталь изготавливается из стали в условиях массового производства и при условии изготовления форм воздушным потоком с доприсовкой, то выбираем единую формовочную смесь для автоматических формовочных линий следующей рецептуры:

· Оборотная смесь 92-95 % масс;

· Песок 2К2О303 (ГОСТ 2138-91) 5-8% масс;

· Бентонит 1,2-2,0 % масс;

· Крахмалит 0,05-0,1 % масс.

Свойства формовочной смеси:

· Прочность при сжатии 0,17-0,21 МПа;

· Влажность 3,1-3,5 %;

· Газопроницаемость не менее 100 ед.;

Подачу материала в бегуны осуществляют в следующей последовательности: подача сухих компонентов (оборотная смесь, кварцевый песок), подача жидких компонентов смеси (бентонит, который приготавливается заранее), подача технологических добавок (крахмалит), затем осуществляют окончательное смешивание всех компонентов.

К стержневым смесям предъявляются требования более жесткие, чем к формовочным. Твердость стержня и его поверхностная жесткость должны быть выше этих параметров формы. Стержневые смеси должны иметь повышенную огнеупорность, податливость и небольшую гигроскопичность, высокую газопроницаемость и малую газотворную способность, хорошую выбиваемость. Компоненты стержневой смеси должны обладать высокой химической стойкостью по отношению к расплаву и достаточной плотностью, чтобы пригар на отливке был минимальным. /3/

Изготовление стержней целесообразно проводить из холодно-твердеющих смесей (ХТС) с использованием виброуплотнения. Эта смесь обеспечивает точный отпечаток модели. В качестве возбудителей вибрации используют пневмовибраторы. Для амортизации ударов применяют пневмобаллоны. Наиболее уплотненными оказываются нижние слои смеси. Верхние слои смеси срезают (при использовании наполнительной рамки).

Состав стержневой смеси следующий /1/:

· Песок 2К2О303 (ГОСТ 2138-91) 100 % масс;

· Связующее:

Фенольная смола 0,8 % масс;

Полиизоцианат 0,8 % масс;

· Отвердитель

Диметилэтиламин

Свойства стержневой смеси:

· Прочность 2,20 кг/см2;

· Живучесть 2-4 ч.

Стержневая смесь готовится в следующей последовательности: песок 2К2О303, затем двухкомпонентное связующее.

После уплотнения смеси в стержневом ящике стержень продувают диметилэтиламином в течение 2…5 с, далее в течение 10…20 с стержень продувают воздухом для очистки от паров фенольной смолы.

Перед сборкой форм стержни окрашивают. Для окраски стержней с целью улучшения качества поверхности используем покрытие СТ следующего состава:

· Огнеупорная основа

Пылевидный кварц 91-95 %;

· Связующие:

КБЖ 2-6 %.

Бентонит 2 %.

Вода 16 %

12. Разработка технологии сборки, плавки и заливки форм

Данная отливка заливается сталью марки 35Л, выплавленном в электродуговой печи ДСП - 3.

Сборка и заливка форм производится в следующей последовательности:

- Установка модельной плиты на стол формовочной машины;

- На модельную плиту по центрирующему и направляющему штырям устанавливается опока низа и крепится откидными штырями;

- На опоку устанавливается наполнительная рамка;

- В опоку насыпается формовочная смесь из бункера;

- Смесь уплотняется прессованием, по окончании которого с опоки снимается наполнительная рамка;

- Опока снимается со стола формовочной машины и транспортируется на заливочный конвейер.

Верхняя полуформа изготавливается аналогичным способом.

Стержни изготавливаются в стержневом ящике. После чего они покрываются противопригарным покрытием и проставляются в форму.

Далее полуформы собирают между собой по центрирующему и направляющему штырям, скрепляют между собой скобами. Заливают формы из поворотного ковша, металл, оставшийся в ковше, сливается в специальные изложницы.

Далее залитые формы по конвейеру поступают на выбивку. Во время движения конвейера отливки остывают и кристаллизуются, следовательно, возможна выбивка. Выбивка производится на выбивных решетках инерционного типа 31.212, после чего отливки загружаются в галтовочный барабан, где происходит обрубка части литниковой системы и возможного пригара. Чистовая обрубка отливок производится вручную, после чего они идут на очистку и финишную обработку. Очистка необходима для придания поверхности отливок требуемой шероховатости и производится в аппаратах электроискровой обработки.

Для предотвращения подъема верхней полуформы при заливке формы металлом от усилий, вызванных давлением металла на верхнююполуформу необходимо установить груз. Расчет массы груза, накладываемого на форму перед заливкой, можно выполнить по формуле

, (10)

где - масса груза, предотвращающего поднятие верхней полуформы, г;

- коэффициент запаса, учитывающий гидравлический удар металла;

-плотность жидкой стали, г/см3;

-объем смеси в верхней полуформе, см3, определяем по формуле

см3. (11)

- масса верхней полуформы, определяем по формуле

, (12)

где - масса смеси верхней полуформы, определяем по формуле

г,

- масса верхней опоки, определяем по формуле

г.

г.

Подставляя в формулу значения ; г/см3; см3; и г, получаем

кг.

Т.к. значение расчетной массы груза, предотвращающего поднятие верхней полуформы, отрицательное, то на данную опоку при заливке не требуется накладывать дополнительный груз.

Выход воздуха и газов из полости формы при заливке металла и при прогреве формы идетв основном через выпор над прибылью. Кроме того, газы фильтруются через поры в формовочной смеси, в верхней полуформе предусмотрено наличие вентиляционных наколов.

13. Выбор шихтовых материалов

Химический состав стали 35Л ГОСТ 977-88 приведен в таблице 5:

Таблица 5 - Химический состав стали 35Л

Массовая доля элемента, %
Углерод	Марганец	Кремний	Фосфор, не более	Сера, не более
0,32…0,40	0,45…0,90	0,20…0,52	0,04	0,045

Сплав для данной отливки готовится в дуговой сталеплавильной печи ДСП--3,0 с окислением примесей. Применяется кислая футеровка, имеющая более экономичные показатели по затратам электроэнергии, стоимости ремонта. Недостаток возможности удаления фосфора решается использованием качественной шихты.

Технологический процесс выплавки стали:

1. Подготовить ковш;

2. Выплавить сталь;

3. Контролировать температуру жидкого металла в струе перед выпуском в ковш. Температура должна быть 1560єС;

4. Выпустить металл в ковш;

5. Залить сталь в формы.

14. Контроль качества отливок

В повышение качества отливок ведущая роль принадлежит контролю, с помощью которого устраняется опасность попадания дефектных отливок на операции механической обработки и сборки, а также создаются условия для критического анализа и совершенствования технологии литейного производства.

По ГОСТ 15467-79 качество продукции - это совокупность свойств продукции, обуславливающих ее способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Формирование качества отливок обуславливается многими технологическими, экономическими и организационными факторами, отражающими общий технический уровень производства. В литейных цехах применяют сложный технологический процесс, связанный с использованием

большой номенклатурой материалов. В таких условиях производство

высококачественных отливок может быть достигнуто только на основе строгого соблюдения соответствующих стандартов на всех этапах технологического цикла. При этом на качество отливок влияют следующие основные факторы:

- качество исходных формовочных, шихтовых и вспомогательных материалов;

- уровень механизации и автоматизации технологического процесса;

- соблюдение технологического процесса на всех стадиях производства отливок;

- организация производства и хозяйственный механизм управления литейным цехом.

Номенклатура показателей качества отливок устанавливается стандартами или техническими условиями. В зависимости от характеризуемых свойств продукции установлено 11 групп показателей качества, из которых для оценки отливок общего назначения по ГОСТ 4.439 - 86 рекомендуется использовать только пять:

- классификационные показатели (марка сплава, масса отливки, класс точности, группа сложности);

- показатели назначения (временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение и сужение, ударная вязкость, твердость, микроструктура);

- показатели технологичности и экономного использования металла (припуск на механическую обработку, допуски на необрабатываемые размеры отливки);

- показатели качества отливки (шероховатость поверхности по ГОСТ 2789- 73);

- экономические показатели (экономический эффект, себестоимость).

отливка песчаный опока литниковый

Заключение

В курсовой работе разработана технология изготовления отливки из стали 35Л в разовой песчано-глинистой форме. В пояснительной записке определили конфигурацию и положение отливки в форме, установили необходимые припуски на механическую обработку, определили количество и размеры стержней, сделали необходимый расчет по литниковой системе, выбрали необходимые по размерам опоки верха и низа, подобрали подмодельные плиты, подобрали штыри центрирующий и направляющий для модельных плит, осуществили крепления моделей отливок, питателей, шлакоуловителей, выбрали формовочную и стержневую смеси и противопригарное покрытие, рассчитали массу груза.

Используется один цилиндрический стержень, для оформления отверстия в корпусе цапфы.

Стержни изготавливаются из холоднотвердеющей смеси на основе «BETA-SET»-процесса.

При производстве данных отливок могут возникнуть следующие дефекты: неметаллические включения, ликвация, залитый шлак, поверхностные газовые раковины, песчаные раковины, пригар, намыв и возможно другие дефекты.

Для предотвращения вышеперечисленных дефектов необходимо переходить от выборочного контроля к контролю каждой отливки. Установить взаимосвязь между факторами, влияющих на качество отливки, определять степень влияния каждого фактора и направить мероприятия на устранение дефекта.

Технологические решения приняты с учетом мер по охране и защите окружающей среды.

Литература

1. Швабауэр В.И. Технологическая оснастка литейного производства : учебное пособие к курсовому проекту / В.И. Швабауэр, В.А. Кондрашов. - Челябинск: ЧГТУ, 1991. - 68 с.

2. Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник / Под общ.ред. С.С. Жуковский. - М.: Машиностроение, 1993. - 432 с.

3. Технологические основы литейного производства : Учебное пособие для студентов заочного обучения по специальности 1104 / В. Швабауэр[ и др.] - Челябинск: Литейное производство, ЮУрГУ, 2001. - 106 с.

4. Сафронов В.Я. Справочник по литейному оборудованию / В.Я. Сафронов. - М.: Машиностроение, 1985. - 320 с.

5. Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник / Под ред. С.С. Жуковского. - М.: Машиностроение, 1993. - 432 с.

6. Дубровин В.К. Технология литейного производства : учебное пособие / В.К. Дубровин, А.В. Карпинский, Л.Г. Знаменский. - Челябинск: ЮУрГУ, 2006. - 145 с.

Размещено на Allbest.ru