10

Размещено на http://allbest.ru

Разработка технологии автоматизированного проектирования отливки «Корпус»

ВВЕДЕНИЕ

отливка автоматизация конструкторский

При современном уровне развития техники, машины являются неотъемлемой частью любого вида производства. Повышая производительность труда и качество выпускаемой продукции, машины обеспечивают высокие темпы развития всех отраслей народного хозяйства.

Литейное производство является одной из важнейших отраслей машиностроения. В различных конструкциях современных машин и приборов около 60-80% деталей представляют собой отливки из стали, чугуна, медных, алюминиевых, магниевых и других сплавов. Особенно большое место занимают отливки в конструкциях металлургического оборудования, турбин, кузнечно-прессовых машин, металлорежущих станков. В такой отрасли, как станкостроение, литые детали составляют до 90% общей массы заготовок. Широкому распространению литейное производство обязано своими преимуществами по сравнению с другими способами изготовления заготовок. С помощью различных методов литья можно из любых металлов и их сплавов получать изделия сложной конфигурации, большинство из которых невозможно получить, например, штамповкой, ковкой или механической обработкой.

Масса отливок может изменяться в значительных пределах -- от нескольких граммов до десятков и даже сотен тонн. Стоимость литой заготовки или детали, как правило, меньше, чем изготовленные другими методами. Отливка может представлять собой вполне законченную деталь или заготовку, подвергаемую затем механической обработке. Следует отметить, что отливки могут быть получены с минимальными припусками на обработку. А это означает снижение себестоимости изделия за счёт сокращения затрат на обработку резанием и уменьшения расхода металла.

В результате технического прогресса в литейном производстве решены задачи получения отливок из новых труднообрабатываемых сплавов, необходимых для таких отраслей, как ракетостроение, радиоэлектроника, приборостроение, атомная энергетика и др.

В настоящее время производится большая работа по дальнейшему увеличению выпуска отливок и совершенствования технологии и оборудования литейного производства, внедряются созданные на научной основе технологические процессы, разработанные с помощью ЭВМ.

1.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

В данной курсовой работе необходимо разработать технологию автоматизированного проектирования отливки «Корпус».

Характеристика сплава отливки

Данная отливка изготавливается из высокопрочного чугуна марки ВЧ45 ГОСТ 7293-85.Очень важно, чтобы сплав соответствовал необходимым требованиям:

-обеспечение получения в отливке заданных физических, физико-механических, химических свойств;

-свойства и структура отливки должны оставаться стабильными в течение всего срока эксплуатации;

-легко обрабатываться;

-обладать высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой, малой склонностью к образованию трещин, газовых пористостей и т.д.

ВЧ 45 -перлитно-ферритные чугун имеет высокую прочность, но малую пластичность. Требуемые свойства высокопрочных чугунов получают непосредственно в литом состоянии без термической обработки. Отличительной особенностью ВЧ является очень высокий уровень механических свойств (соответствующий свойствам стали), недостижимый ни в одном из других видов чугуна. Высокие свойства обусловлены шаровидной формой графита, который в значительно меньшей степени ослабляет рабочее сечение матрицы и не создает таких надрезов -- концентраторов напряжений, как пластинчатый графит.

Химический состав ВЧ характеризуется повышенным содержанием углерода, составляющим 2,7--3,6 % . Это обеспечивает хорошие литейные свойства чугуна, облегчает его выплавку и в то же время благодаря шаровидной форме графита не снижает механических свойств, как в СЧ с пластинчатым графитом.

Оптимальное содержание кремния с точки зрения обеспечения хорошей пластичности не должно превышать 2--2,4 %. Содержание серы в ВЧ должно находиться на возможно более низком уровне (0,02 %), так как она затрудняет процесс модифицирования и сфероидизации графита. Содержание фосфора обычно не превышает 0,1 %. Алюминий оказывает вредное влияние на ВЧ, так как способствует образованию пластинчатого графита вместо шаровидного. Никель, хром и молибден даже в небольших количествах (0,3--0,5 %) повышают прочностные и специальные свойства чугуна. Следует также отметить, что ВЧ очень чувствителен к микропримесям многих элементов, влияющих на процесс сфероидизации графита.

Шаровидную форму графита получают путем введения в жидкий чугун модификаторов, сфероидизирующих графит - Мg, Се, Y, Са, Li, Nа, Lа и др. Введение магния в расплавленный чугун сопровождается значительным пироэффектом -- интенсивным выкипанием и возгоранием. В связи с этим в настоящее время широкое распространение получают лигатуры, содержащие церий и натрий применение которых не вызывает пироэффекта. Для получения шаровидного графита количество усвоенного магния или церия необходимо поддерживать на строго определенном уровне, зависящем, в свою очередь, от содержания углерода и кремния в чугуне (обычно это величины порядка 0,03-- 0,08 %). Меньшее количество магния или церия не дает эффекта сфероидизации графита, а большее приводит к отбелу и «перемодифицированию» - образованию пластинчатого графита.

Физические свойства ВЧ несколько отличаются от свойств СЧ. Наличие разобщенных включений графита снижает теплопроводность чугуна, теплоемкость остается примерно на том же уровне, температурный коэффициент линейного расширения у ВЧ несколько выше, чем у СЧ. Эти отличия физических свойств способствуют образованию более высоких термических и литейных напряжений в отливках из ВЧ, возрастает также склонность чугуна к образованию холодных трещин.

Литейные свойства ВЧ значительно отличаются от литейных свойств чугунов других типов. Они определяются главным образом повышенным содержанием С + Si и вследствие этого высокой степенью эвтектичности и большим углеродным эквивалентом. Жидкотекучесть ВЧ лучше, чем жидкотекучесть КЧ или СЧ высоких марок, что позволяет изготовлять ответственные фасонные отливки с минимальной толщиной стенки до 3-5 мм. Высокопрочный чугун склонен к образованию усадочных дефектов и трещин, свободная линейная усадка составляет ~1 %, т.е. практически равна усадке СЧ.

Специальные свойства ВЧ обеспечивают ему существенные преимущества перед СЧ или КЧ. Он обладает повышенной износостойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. По герметичности ВЧ значительно превосходит СЧ (вследствие образования разобщенных шаровидных включений графита); навигационная стойкость и жаростойкость также выше, чем у СЧ.

Применение ВЧ определяется хорошим сочетанием высоких механических, эксплуатационных и технологических свойств. Отливки из ВЧ могут заменить некоторые виды отливок из СЧ и цветных сплавов. Высокопрочный чугун находит применение в различных областях промышленности для большой номенклатуры деталей ответственного назначения массой от нескольких килограммов до нескольких тонн, работающих в условиях высоких статических, ударных и циклических нагрузок, деталей прокатного, кузнечного и горнорудного оборудования, коленчатых валов, зубчатых венцов и шестерен, корпусов, барабанов и т. д. ВЧ применяют также для деталей, работающих под большим давлением в насосных, гидравлических и газовых установках.

Механических свойств сплава ВЧ45 представлены в таблице 1.1.

Таблица1.1.-Механические свойства сплава ВЧ45

ут, МПа	д, %	ув, Мпа	НВ, ед.
330	5	441	160-220

Рекомендуемый химический состав ВЧ45 по ГОСТ 7293-85 представлен в таблице 1.2.

Таблица1.2.-Химический состав ВЧ45

		Элементы, %
C	Si	Mn	P	S
2,7-3,6	1,1-2,2	0,4-0,7	не более 0,1	не более 0,02

2.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ

Качество современного изделия характеризуется большим разнообразием свойств, одним из которых является технологичность. Стандартное определение понятия технологичности конструкций содержит исходный принцип подхода сокращения материальных и трудовых затрат во всех сферах проявления свойств конструкций. Технологичность по ГОСТ14205-83 рассматривается как совокупность свойств конструкций изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций и изделий того же назначения при обеспечении установочных значений показателей качества в принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

Технологичность конструкции литой детали достигается за счет рационального оформления внешней и внутренней поверхностей отливки. При конструировании внешних контуров отливок необходимо:

- использовать простые геометрические фигуры с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей;

- стремиться к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты литой детали. Это облегчает изготовление модельного комплекта, а также процессы формовки, сборки форм и очистки отливок;

- стремится создать один плоский разъем модели, формы и, по возможности, обеспечить расположение отливки в одной полуформе;

- необходимо избегать дополнительных стержней.

Необрабатываемые поверхности отливок, перпендикулярные к плоскости разъема, должны иметь конструктивные и формовочные уклоны.

Бобышки, приливы, ребра и другие выступающие части необходимо конструировать так, чтобы не затруднять извлечение модели и отливки из формы.

Отливка относится к 4 классу сложности. Так как отливка «Корпус» имеет сложную конфигурацию, однако она упрощается тем, что имеет одну плоскость разъема и один стержень.

Точность отливки 9 - 0 - 0 - 9 ГОСТ 26645 - 85, где

9 - класс точности размеров;

0 - класс точности массы;

0 - степень коробления;

9 - ряд припусков на механическую обработку.

Отливка «Корпус» является технологичной, так как конструкция отливки обеспечивает удобное извлечение моделей из формы, что достигается наименьшим количеством разъемов (один разъем). Внутренняя полость в отливке выполняются при помощи одного стержня, что снижает трудоемкость изготовления отливки и соответственно повышает ее технологичность. Переходы и углы сопряжения стенок исключают вероятность получения отливки с усадочными раковинами, пористостью и трещинами, что достигается за счёт введения в чертёж отливки плавных переходов от тонких сечений к сечениям большей толщины, а также радиусов закругления, галтелей, плавных сопряжений. В конструкции детали достаточное число окон для прочного крепления стержня в форме, для удаления газов из стержня и удобства выбивки стержня из отливки. В детали не имеется узких пазов и полостей, что позволяет не разрушиться стержню. На поверхностях подвергающихся механической обработки предусматриваются припуски на механическую обработку. Припуски на механическую обработку назначаются в зависимости от допусков на размеры отливок, дифференцированно для каждого элемента отливки по ГОСТ 26645-85. Конструкция детали предусматривает выход стержневых знаков (ГОСТ 3212-92). Уклоны на знаковых поверхностях назначаются согласно ГОСТ 3212-92. Значения технологических зазоров и назначают согласно ГОСТ 3212-92. Конструкция детали предусматривает выход стержневых знаков (ГОСТ 3212-92). Уклоны на знаковых поверхностях назначаются согласно ГОСТ 3212-92. Значения технологических зазоров и назначают согласно ГОСТ 3212-92.

Рисунок 1- Чертёж детали с нанесённой технологией

3. РАСЧЕТ ШИХТЫ

Особенности процесса приготовления жидкого чугуна (применяемые шихтовые материалы и методы плавки) в значительной степени определяют свойства чугуна отливки.

Составляющими металлической шихты являются литейный и передельный чушковые чугуны, ферросплавы, собственные отходы производства (литники, брак), чугунный лом со стороны, стальной лом.

В качестве флюса преимущественно используют - известняк, содержащий не менее 50% CaO и не более 3% (SiO₂+Al₂O₃).

В качестве карбюризатора используют гранулированный графит и электродный порошок (стружку). С помощью карбюризаторов проводят науглероживание чугуна при использовании в шихте большого количества стального лома.

В качестве плавильного оборудования применяют: вагранки, тигельные индукционные печи промышленной частоты, канальные индукционные печи, дуговые электропечи.

Плавка чугуна в тигельных индукционных печах промышленной частоты имеет ряд преимуществ: возможность получения точного химического состава, низкий угар элементов (это особенно важно при выплавке легированного чугуна), высокий перегрев металла, возможность использования в шихте большого количества стальных отходов и стружки.

Канальные печи отличаются от тигельных более высоким КПД, средний удельный расход электроэнергии при перегреве металла ниже на 30…40%.

Дуговые электрические печи, в отличие от индукционных, используют значительно реже, хотя они имеют ряд преимуществ: высокий КПД при расплавлении, возможность проведения металлургических процессов в восстановительной и нейтральной атмосферах (что необходимо при получении высокопрочного чугуна), большая производительность. Однако эти печи имеют и существенные недостатки: низкий КПД при перегреве, значительный шум, выделение дыма при работе, большой угар элементов.

Наиболее совершенным и эффективным процессом, как с точки зрения качества получаемого чугуна, так и с экономической точки зрения является дуплекс процесс. При этом процессе получают чугун в двух последовательно работающих плавильных агрегатах: в первом расплавляют шихту, а во втором жидкий чугун подвергается температурно-временной обработке, и при необходимости проводится доводка химического состава. В качестве первичных агрегатов обычно используют вагранку или индукционную тигельную печь, а вторичного - канальную индукционную, тигельную или дуговую печь.

Основной операцией технологического процесса получения высокопрочного чугуна является введение магния в жидкий чугун. Введение чистого магния в жидкий чугун при атмосферном давлении сопровождается интенсивным выделением дыма, выплесками металла и пироэффектом, что вызывает необходимость проведения специальных мероприятий и использования специального оборудования, обеспечивающих высокую производительность, хорошее усвоение магния в расплаве и безопасность труда работающих.

Весьма эффективным методом, обеспечивающим максимальное усвоение магния при минимальном расходе лигатуры, является модифицирование чугуна непосредственно в полости литейной формы.

Мелкодробленую лигатуру помещают в специальную реакционную камеру литниковой системы. При применении этого метода необходимо обеспечить правильный расчет элементов литниковой систем, однородность состава лигатуры и низкое содержание серы в базовом чугуне.

При составлении шихты для сплава должны быть учтены помимо чисто экономических показателей физические и химические свойства легирующих компонентов и основного металла.

Если не учитывать поведение составляющих шихты в процессе приготовления сплавов, то можно получить состав их, в большей или меньшей мере отличающийся от расчетного. Снижение угара при плавке может быть осуществлено за счет применения лигатур, которое обусловлено также необходимостью получать сплав заданного состава.

Угар металлов при плавке сплавов зависит от многих факторов: продолжительности плавки, типа применяемых плавильных агрегатов, тщательности предохранения сплава от печной атмосферы, температуры перегрева, состава шихтовых материалов и т.д.

Исходными данными при расчете являются:

а) химический состав сплава по ГОСТу или ТУ;

б) оптимальный или расчетный состав сплава;

в) химический состав исходных шихтовых материалов;

г) угар отдельных составляющих сплава в процессе его изготовления.

Расчет шихты ведут, как правило, на 100 кг сплава. Это значительно упрощает расчет. При расчете следует брать средний химический состав на данный сплав или оптимальный химический состав в пределах ГОСТа и ТУ, при котором сплав имеет наилучшие свойства.

Расчеты шихты могут проводиться аналитическим, графическим и методом подбора.

В данной курсовой работе мы используем метод подбора из-за простоты и возможности корректировки данных.

Таблица 3.1. Расчет шихты для получения ВЧ45

Наименование шихтовых материалов	кол-во	На завалку	Содержание компонентов в %
	%	кг	C	Mn	Si	S	P
			в исх. Шихт матер	в жидком чугуне	в исх. шихтовых материал	в жидком чугуне	в исх. шихтовых материалах	в жидком чугуне	в исх. шихтовых материалах	в жидком чугуне	в исх. шихтовых материалах	в жидком чугуне
Передельный чугун (ПЛ1)	9,1	91	4	0,364	0,7	0,0637	0,7	0,0637	0,02	0,00182	0,11	0,01001
Литейный чугун (Л3)	28,6	286	3,9	1,1154	1	0,286	2,4	0,6864	0,03	0,00858	0,12	0,03432
Лом чугунный (18А)	13,2	132	3,4	0,4488	0,8	0,1056	1,5	0,198	0,08	0,01056	0,1	0,0132
Лом стальной (А2)	12,7	127	0,3	0,0381	0,6	0,0762	0,2	0,0254	0,03	0,00381	0,05	0,0635
Возврат производства (Сч20)	35,2	352	3,4	1,1968	1	0,352	1,4	0,4928	0,09	0,03168	0,2	0,0704
Ферросилиций (ФС-65)	0,35	35	-	-	0,4	0,0014	65	0,2275	0,03	0,00011	0,05	0,00018
Ферромарганец (ФМн-75)	0,58	58	7	0,0406	75	0,435	2	0,0116	0,03	0,00017	0,45	0,0261
Ферросиликохром (ФСХ-30)	0,27	2,7	1	0,0027	-	-	30	0,081	0,04	0,00011	0,05	0,00014
Итого в шихте	100	1000		3,2064		1,3199		1,7864		0,05684		0,1372
угар(-)/пригар(+)			5%	0,16032	-25%	0,32998	-10%	0,17864	50%	0,02842
Итого в металле				3,36672		0,98993		1,60776		0,08526		0,1372
Требуемый хим. Состав				3,3-3,8		0,7-1,0		1,4-2,2		<=0,15		<=0,2

4. ВЫБОР И РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ MathCad

Литниковая система - это совокупность элементов литейной формы в виде всевозможных каналов и полостей, предназначенных для плавного подвода жидкого металла в полость формы, её заполнения и питание отливок в процессе кристаллизации.

В состав литниковой системы входят следующие компоненты: питатели, стояк, литниковая чаша, выпоры, а также шлакоуловитель.

В зависимости от способа заполнения формы металлом литниковые системы можно разделить на щелевые, сифонные, ярусные, комбинированные и этажные.

Для получения отливки «Корпус» наиболее приемлемой является боковая литниковая система с подводом металла по плоскости разъёма формы .

Применение такой литниковой системы обеспечивает направленное затвердевание отливки и заполнение формы за минимальное время с определенной скоростью. Устройство литниковой системы должно препятствовать попаданию неметаллических включений в полость формы. При выборе литниковой системы внимание следует обратить прежде всего на то, чтобы минимальным был расход металла на литниковую систему.

Расчёт сводится к определению площади наименьшего сечения стояка и питателей литниковой системы с последующим определением соотношения площадей сечения остальных элементов системы.

Исходные данные для расчета литниково-питающей системы:

Масса двух отливок - 26,8 кг

Сечение питателя находим по формуле:

, (1)

где G - масса жидкого металла на отливку, кг;

µ - коэффициент расхода, зависящий от внутреннего сопротивления формы, µ=0,42 ([9], табл. 1.3);

- оптимальная продолжительность заливки формы, с;

Hр - расчетный металлостатический напор, см.

Масса жидкого металла на отливку:

, (2)

где G₀ - черновой вес отливки, кг;

з - коэффициент использования металла (технологического выхода годного литья), з=0,72 ([9], табл. 1.1).

(кг).

Оптимальную продолжительность заливки находим по формуле ([9], п.1.4):

, (3)

где S - эмпирический коэффициент, зависящий от толщины стенки отливки; S=1 ([9], табл. 1.2).

(с)

Расчетный металлостатический напор определяем по формуле ([9], п.1.3):

, (4)

где H₀ - полный напор, высота столба металла от верхней кромки уровня металла в чаше или воронке до верхней кромки входа металла в форму, см; H₀=25 (см);

P - высота отливки в верхней полуформе, см; P=8,2 (см);

C - общая высота отливки, см; C=16,4 (см).

(см)

Правильность расчета оптимального времени заливки необходимо проверить по значению минимально допустимой линейной скорости заливки (поднятию уровня металла в форме)([9], п1.4):

, (5)

где V_лин - скорость подъема уровня металла в форме, мм/с; V_лин=23 (мм/с) ([9], табл. 1.4);

Следовательно,

, (6)

(с).

(см²)

Для рассредоточенного питания отливки принимаем систему из 12 питателей. Следовательно площадь одного питателя равна F_пит = 0,72 см².

Соотношение сечений элементов литниковой системы для мелких отливок: ?F_пит F_шл F_ст = 1,0 : 1,05: 1,1 ([9], стр. 18)

Площадь шлакоуловителей:

(7)

(см²)

Площадь стояка:

(8)

(см²)

Диаметр верхнего сечения стояка:

(9)

(10)

(см)

Расчет чаши произведем по формуле:

(11)

где D_в - верхний диаметр чаши, см;

H_в - высота чаши, см.

(см)

Так как отливка изготавливается из чугуна ВЧ45, то для устранения литейных дефектов усадочного характера запитку производим через 6 питающих бобышек, которые подбираем по справочным данным с оптимальными габаритными характеристиками.

5. РАСЧЕТ ВЕСА ГРУЗА

Жидкий металл, заполняющий полость формы, оказывает давление на стенки формы, пропорциональное плотности и высоте его столба. Это может привести к тому, что под давлением расплава верхняя опока приподнимиться, в результате между верхней и нижней полуформами образуется щель, через которую расплав может вытечь. Боковые и нижние стенки должны иметь достаточную прочность, чтобы противостоять давлению металла, а верхняя полуформа должна быть прижата к нижней с определенным усилием, чтобы металл не приподнял ее. По закону Паскаля вертикальное давление жидкого металла (подъемная сила) на верхнюю полуформу равно весу воображаемого столба жидкого металла, расположенного над верхней поверхностью отливки до уровня металла в литниковой чаше, кг:

P=F•с•h (12)

где F - горизонтальная проекция отливки и литниковой системы в плоскости разъема, см²; F=902 (см²);

с - плотность расплава, г/см³; с=7,2 (г/см³);

h - высота столба над верхним уровнем отливки, см; h=25 (см).

Стержни, находящиеся в форме, при заполнении ее испытывают давление жидкого металла. Если стержень со всех сторон омывается металлом, то он, по закону Архимеда, подвергается действию выталкивающей силы, равной весу металла в объеме стержня (за вычетом знаковых частей).

С учетом этого, формула расчета подъемной силы (кг) будет иметь вид:

P=F•h•с+V_ст •(с-с_ст) (13)

где V_ст - объем стержней без знаков, см³;

с_ст - плотность стержней, г/см³; с_ст=1,5 (г/см³).

V_ст=V_общ-V_{1 зн}-V_{2 зн} (14)

где V_общ - объем стержня, см³;

V_{1 зн}, V_{2 зн} - объем знаковых частей, см³;

V_ст=2552 (см³).

Вес верхней полуформы противостоит давлению металла снизу, его вычитают из подъемной силы.

В момент заполнения формы имеет место динамический удар на верхнюю полуформу. Для его учета вводится коэффициент К, равный 1,3-1,5 (в зависимости от металлоемкости форм). Для мелких - 1,3, для крупных - 1,5.

Таким образом, формула для расчета груза имеет окончательный вид:

P=K•F•h•с+V_ст•N•(с-с_ст)-Q (15)

где N - количество стержней, шт.; N=1 (шт.);

Q - вес верхней полуформы, кг; Q=250 (кг).

P=1,3•902•25•7,2+2552•1•(7,2-1,5)-250000= -24 (кг).

Следовательно, пригруз не требуется.

6. РАСЧЕТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ MadCad

Длительность охлаждения отливок в форме определяется теплосодержанием металла в форме, толщиной стенок отливок, теплофизическими свойствами формовочных материалов и склонностью сплава к образованию трещин. Для небольших отливок со стенками малой толщины продолжительность охлаждения исчисляется минутами. Толстые и массивные отливки весом до 50-60 тонн охлаждаются в форме в течении нескольких суток или даже недель. Общая продолжительность охлаждения отливки в форме включает время, необходимое для отвода теплоты перегрева расплава, теплоты кристаллизации, и продолжительностью охлаждения отливки от температуры солидус до заданной.

При анализе процесса формирования отливок в форме различают несколько стадий, характеризующих изменение состояния металла.

1 стадия. Начало процесса, когда происходит заполнение формы расплавом и его частичное охлаждение в результате теплообмена с формой.

2 стадия. Охлаждение расплава после окончательного заполнения формы и отвода от неё тепла.

3 стадия. Процесс затвердевания расплава, который начинается при температуре ликвидуса и заканчивается при температуре солидуса. Во время затвердевания расплава происходит постепенное нарастание корки отливки. При этом фронт кристаллизации перемещается от наружной затвердевшей корки внутрь отливки, содержащей расплав.

4 стадия. Представляет собой процесс охлаждения в форме полностью затвердевшей отливки. При этом в ней идут структурные превращения.

Для расчетов использовано понятие «удельная теплота течения» - количество тепла, аккумулированное формой за время течения t₁ и отнесенное к массе элемента отливки, q_теч.

При заливке металла в сырую форму в зоне контакта металл-форма происходит интенсивное испарение влаги, перемещение пара вглубь формы, конденсация его на непрогретых участках. В связи с этим эффективная теплотворность формы заметно возрастает по сравнению с сухой.

Как и для сухой для расчетов необходимо определить q_теч.

Для сырой формы:

(16)

где b₂ - коэффициент аккумуляции тепла материалом формы. Для песчано-глинястой формы

;

и_теч - разность между температурой заливки и температурой кипения воды;

R - половина толщины стенки, м;

с₁ - плотность жидкого металла; для чугуна с₁=7200 (кг/м³);

n - показатель степени параболы.

Для сырой формы:

, (17)

где U_o - исходная влажность формы в сотых долях, U_o=0,04;

- время течения (продолжительность заливки), с;

(с).

A - параметр, определяемый по формуле:

, (18)

где U₁ - влажность на границе сухой - влажный участок формы, в сотых долях;

(19)

С₂ - удельная теплоемкость сухой формы; С₂=1250 (Дж/кг•град);

r_и - удельная теплота испарения влаги, r_и = ;

и_п - разность температур на границах сухой - влажной зоны;

(20)

где Т_зал - температура заливки расплава, (^?С);

Т_кип - температура кипения воды, (^?С).

Расчет отвода теплоты перегрева

Время отвода теплоты перегрева:

, (21)

где - плотность жидкого металла,

- удельная теплоемкость жидкого металла,

.

Расчет времени затвердевания отливки

Полное время затвердевания:

; (22)

, (23)

где - удельная теплота кристаллизации с учетом понижения температуры.

(24)

где ;

;

(Дж/кг).

(25)

где температура заливки, (^?С);

- температура кристаллизации, (^?С);

;

;

(с).

Общее время кристаллизации:

(с).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пользуясь приобретенными навыками при разработке курсовой работы «Разработка технологии автоматизированного проектирования отливки «Корпус », а также полученными знаниями за период обучения при помощи компьютерных программ AutoCad и MathCad была начерчена отливка и посчитано время заполнения формы в реальном времени. Общее время кристаллизации составило 2658,8 секунды.

Был также разработан процесс изготовления, выбраны необходимые формовочные и стержневые смеси, которые играют важную роль в получении качественной отливки.

ЛИТЕРАТУРА

1. «Литейное производство» под редакцией А. М. Михайлова, М., «Машиностроение», 1987

2. «Справочник по чугунному литью» под редакцией Н. Г. Гиршовича, М., «Машиностроение», 1978

3. ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку»

4. ГОСТ 3212-92 «Комплекты модельные, уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров»

5. «Теория и технология литейного производства» под редакцией Кукуй Д.М., Скворцов В.А., Эктова В.Н., Мн.:Дизайн ПРО, 2000

Размещено на Allbest.ru