Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО “ Уральский государственный технический университет - УПИ ”

имени первого Президента Б.Н.Ельцина

Кафедра: Литейного производства и упрочняющих технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Технология изготовления отливки “Кокиль”

способом литья в песчаную форму в условиях массового производства

Руководитель

Казанцев С.П.

Студент

группы Мт-470602

Захаров А.С

г. Екатеринбург 2010

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ 3
• 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТЛИВКИ 4
• 2. МАТЕРИАЛ ОТЛИВКИ И ЕГО СВОЙСТВА 5
• 3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ОТЛИВКИ 6
• 5. ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ, ПОВЕРХНОСТЬ РАЗЪЕМА 9
• 6. ПРИПУСКИ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ 10
• 8. КОНСТРУИРОВАНИЕ СТЕРЖНЕЙ 13
• 9. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СТЕРЖНЕВЫХ ЯЩИКОВ 15
• 11. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ 17
• 11.1 Расчет прибылей и холодильников 17
• 11.2 Расчет оптимального времени заливки 18
• 11.3 Расчет площади поперечного сечения узкого места литниковой системы 20
• 11.4 Расчет площадей поперечного сечения остальных элементов литниковой системы 21
• 11.5 Конструирование элементов литниковой системы 22
• 12. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ 24
• 12.1 Изготовление форм 24
• 12.2 Изготовление стержней 25
• 12.3 Сборка литейных форм 26
• 12.4 Заливка литейных форм и финишная обработка отливок 27
• 12.5 Термическая обработка отливок 28
• 12.6 Дефекты отливок и технический контроль качества 28
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 31

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе разрабатываем технологию изготовление литой детали «Кокиль» в песчанно - глинистую форму. Производство мелкосерийное, полностью автоматизированное.

Отливка изготавливается из стали марки 35Л ГОСТ 977-88.

Литейное производство -- отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали).

При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т, длиной от нескольких сантиметров до 20 м, со стенками толщиной 0,5--500 мм (блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных станов, турбинные лопатки и т. д.).

Центральное место литейного производства в машиностроение обусловлено рядом преимуществам:

1)отливка имеет большую степень конфигуративной точности и максимально приближенны к деталям;

2)отходы металла в стружку меньше в 1,5-2 раза, чем у проката;

3)литые заготовки в отличие от всех других видов заготовок, имеют низкую себестоимость.

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТЛИВКИ

В данном курсовом проекте представлено изготовление отливки «кокиль». Отливка представляет собой деталь цилиндрической формы.

Деталь имеет габариты Ш=680, Н=476 мм. Минимальная толщина стенки 35мм.

Данная деталь испытывает средние динамические нагрузки.

2. МАТЕРИАЛ ОТЛИВКИ И ЕГО СВОЙСТВА

Отливка “Кокиль” изготавливается из стали марки 35Л ГОСТ 977-88.

Физические и технологические свойства[1]:

1) Литейная усадка, % - 1,5;

2) Жидкотекучесть, К_жт=0,8;

3) Склонность к образованию усадочной раковины, К_ур=1,0;

4) Склонность к образованию усадочной пористости, К_уп=1,2;

5) Трещиноустойчивость, К_ту=2,2-2,3;

6) Твердость после ТО, НВ= 162-178 МПа;

Температура выпуска металла из печи 1600°С

Таблица 1 - Химический состав стали 35Л в массовых процентах[1]

Si	Cu	Mn	Ni	P	Cr	S
0,20-0,52	?0,30	0,40-0,90	?0,30	?0,4	?0,30	?0,045

Назначение: станины прокатных станов, зубчатые колеса, тяги, бегунки, задвижки, балансиры, валки и другие детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок [1].

3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ОТЛИВКИ

Большое значение при оценке степени технологичности имеет внешняя форма отливки. Для проверки отливки на технологичность используем метод освещения литой детали параллельными лучами в направлении, перпендикулярном плоскости разъема формы или стержневого ящика. Появление теневых участков в отдельных местах контура свидетельствуют о несовершенстве конструкции отливки. При проверке отливки “Кокиль” выше описанным методом, не было замечено теневых участков, значит можно сделать вывод о совершенстве конструкции отливки.

4. ПРИНЦИП ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Основанием для выбора способа и оборудования для изготовления форм служат материал, конструкция и габаритные размеры отливки, программа выпуска (шт. в год), технические условия, предъявляемые к отливке (механические свойства, точность размеров, чистота поверхности, герметичность и т. д.). Эти же факторы являются основными и при выборе материала модели и стержневых ящиков.

По заданию курсового проекта отливка должна изготовляться литьем в песчано-глинистые формы. Так как производство отливки “Кокиль” является мелкосерийным, и его масса - 560 кг, то изготавливаться отливка должна в сырых песчано-глинистых формах [2]. Так как производство в сухих формах длительный процесс. Сушка формы увеличивает процесс изготовление формы. Состав формовочной смеси для мелких отливок представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Состав формовочной смеси

Назначение	Оборотная смесь,%	Кварцевый песок,%	Бентонит,%	Добавки,%	Физико - мех. св - ва смесей
					прочностиь на сжатие Мпа	влагогсодержание,%	Общее содержание мелочи,%	сод. активного бентонита,%
смесь единая для автоматической формовки прессованием	82 - 92	6 - 12	3 - 6	0,05 - 0,1 крахмелистые 0,01 - 0,03 ПАВ
					0,09 - 1,3	3,5 - 5,0	10,0 - 12,0	5,5 - 7,0

При мелкосерийном производстве отливок целесообразно применять машинную формовку. Машинная формовка по сравнению с ручной имеет ряд преимуществ: облегчает труд, повышает его производительность, позволяет получить отливки с более точными размерами. Для этих целей будем использовать встряхивающую формовочную машину с последующей подпрессовкой формы. Этот способ дает возможность получения точных по размерам отливок, уменьшение брака, более равномерное уплотнение формовочной смеси, чем при встряхивании, за счет доуплотнения верхних слоев формы при допрессовке [3].

При производстве отливки “ Кокиль ” применяются металлические модельные комплекты, которые укрепляются на координатных плитах. Сборку форм выполняют на сборочном плацу. Сборка литейных форм является заключительной операцией перед заливкой их расплавом, поэтому особое значение имеет контроль всех элементов форм и материалов, используемых на сборочном участке. При сборке устанавливают в форму стержни и соединяют нижнюю полуформу с верхней.

Способ заливки формы зависит от развеса литья, характера производства. Для заливки средних стальных отливок могут использоваться стопорные ковши емкостью до 10 т.

Выбивку отливок из литейных форм и их очистку выполняют на специализированном оборудовании, выбор которого зависит от конструкции отливки, ее массы, характера производства. В нашем случае используются выбивные решетки для выбивки стержня, так как он изготовлен из ХТС. очень прочный. Обрезку литниковой системы производим дисковыми пилами.

5. ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ, ПОВЕРХНОСТЬ РАЗЪЕМА

Оптимальное расположение отливки в форме выбирается в соответствии с конструкцией отливки, типом применяемого сплава, техническими требованиями, предъявляемыми к отливке, и другими особенностями.

Располагаем отливку “Кокиль” горизонтально в нижней полуформе. В одной форме будем располагать одну модель.

Для отливки используется один стержень. С помощью этого стержня мы выполняем полость отливки “Кокиль” .

При такой горизонтальной плоскости разъема обеспечивается: наиболее удобный способ изготовления формы, свободное извлечение модели из формы.

6. ПРИПУСКИ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

Так как некоторые поверхности отливки являются обрабатываемыми, то необходимо задать припуски на механическую обработку. Класс точности размеров и массы для отливки “Кокиль”из стали 35Л при максимальном размере отливки до 630мм является 5-11Т,принимаю 8.Ряд припусков на механическую обработку 1-3.Принимаю 2.

Для номинального размера диаметра 380 мм допуск линейных размеров 2мм.Припуск на механическую обработку 2.4-3.2мм. Принимаю 2.5 мм.

7. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛИТЕЙНОЙ ОСНАСТКИ

К наиболее сложной и трудоемкой в изготовлении технологической оснастке литейного производства относится модельный комплект. Модельный комплект включает в себя приспособления, предназначенные для изготовления стержней и получения рабочих полостей в литейной форме; литейную модель, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы, шаблоны и каркасные щитки.

Модельные комплекты различают по габаритным размерам. Модельный комплект для производства отливки “Кокиль” относится к мелким, т.к. отливка имеет максимальный габаритный размер 476 мм, который попадает в интервал размеров для средних модельных комплектов: до 500 мм. По сложности конструкции модельный комплект для отливки “Кокиль” можно отнести к средней сложности.

Материал для модельного комплекта выбирают в зависимости от типа производства и серийного заказа на изготовление отливок. Т.к. отливка “Кокиль” производится мелкосерийно, по массе относится к группе средних, в производстве предусмотрено использование машинной формовки, то материалом для модельного комплекта может служить сталь, марки 15-50, Ст0-Ст6. К достоинствам этого материала можно отнести высокую прочность и малую шероховатость обрабатываемой поверхности. К недостаткам можно отнести склонность к коррозии, высокая плотность.Модельные комплекты изготовляют по рабочим чертежам деталей с нанесенной на них литейной технологией. Для обработки металлической заготовки и детали модельных комплектов применяют металлорежущие станки.

Так как в состав модельно-литейной оснастки входят опоки, определим их размер по ГОСТ 2133-75. определение размеров опок производится в соответствии с размерами отливки и толщины слоев формовочной смеси на различных участках формы. Зависимость толщины формовочной смеси на различных участках формы от массы отливки в таблице 3.

Таблица 3 - Определение толщины формовочной смеси на различных участках формы [4]

Масса отливки, кг	Минимально допустимая толщина слоя, мм
	От верха модели до верха опоки	От низа модели до низа опоки	От модели до стенки опоки	Между моделью и шлакоуловителем
560кг	120	150	80	70

Зная все габаритные размеры отливки и толщины слоев формовочной смеси, определяем размеры опок по ГОСТ2133-75.

Размеры нижней опоки (длина, высота, ширина): 2000*700*1400 мм;

Размеры верхней опоки: 2000*500*1400 мм;

По данным габаритным размерам эти опоки можно отнести к тяжелым крановым опокам. Конструкция опоки - цельнолитая, материал опоки - чугун. Для подъема опоки используют цапфы.

8. КОНСТРУИРОВАНИЕ СТЕРЖНЕЙ

Для образования в отливках внутренних полостей, отверстий, выступов, а так же внешнего очертания применяются стержни. Для изготовления данной отливки необходимо использовать 1 стержень.

Стержень №1 относится ко второму классу, является вертикальным. Центровые стержни сложной и средней конфигурации с наличием тонких частей в виде отдельных выступов, переходов, c достаточно развитыми знаковыми частями. Образуют в отливке поверхности, подвергаемые и не подвергаемые обработке резанием. Размеры знаков стержня, их формовочные уклоны соответствуют ГОСТ 3606-80. Выбираем высоту нижнего вертикального знака, в зависимости от диаметра стержня и его длины. Т.к. диаметр стержня 380 мм, а его длина 476 мм, то высота вертикального знака 50 мм. Аналогично выбираем высоту верхнего вертикального знака 25 мм.

Зазор между знаковыми поверхностями формы и стержня, при высоте знака 20мм, длине стержня 80мм и модельного комплекта I класса точности из металла равен S = 0,2мм.

Таблица 4 - Состав песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей [4].

Составляющие	Песок марок Об1К; Об2К,1К	Связующее	Катализатор
Массовая доля составляющих, %	96,6	2,0 ОФ-1	1,5 БСКМ

С целью предупреждения пригара, а так же увеличения поверхностной прочности и предотвращения осыпания форм и стержней наносят огнеупорный слой - краску. Для стальных отливок применяют краски с цирконовой зерновой составляющей. Состав краски приведен в таблице 5.

Таблица 5 - Состав краски [4]

Зерновая составляющая, %	Связующие добавки	вода
Циркон	Б	ССБ	30,0
90	2,0	8,0

9. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СТЕРЖНЕВЫХ ЯЩИКОВ

Стержневой ящик для изготовления стержня №1.

Стержень №1 изготовляют в стержневом металлическом ящике, выполненном из сплава алюминия АЛ26. Конструкция стержневых ящиков должна обеспечивать жесткость и прочность при минимальной массе. Для получения стержней применяют машины стержневые пескодувные для изготовления стержней, отверждаемых в оснастке, типа 23225А2, производительность которой 120 шт/ч.

10. ВЫБОР УРОВНЯ И МЕСТА ПОДВОДА МЕТАЛЛА. КОНСТРУКЦИЯ ЛИТНИКОВО - ПИТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

Литниковой системой называют совокупность элементов литейной формы в виде каналов и полостей, предназначенных для подвода расплава в форму, ее заполнения и питания отливки при затвердевании.

Конструирование литниковых систем с элементами соответствующих форм и размеров ее элементов является ответственной частью проектирования технологии литейного производства. При не правильном подводе металла даже в хорошо изготовленную форму можно получить дефекты отливки. Правильно сконструированная литниковая система должна удовлетворять следующим требованиям:

1.Обеспечить плавное заполнение формы металлом и питание отливки в процессе её затвердевания.

2.Способствовать получению отливки с точными размерами, без поверхностных дефектов.

3.Способствовать направленному затвердеванию отливки.

4.Расход металла на литниковую систему должен быть минимальным.

Для разработки конструкции литниковой системы необходимо выбрать место подвода металла. Выбор места зависит от свойств сплава, конструкции отливки, возможности направленного затвердевания. Подводить металл в форму следует таким образом, чтобы исключить возможность размыва стенок формы. В нашем случае металл подводим в ушки отливки, так как это обеспечивает лучшее заполнение формы металлом.

Для подвода металла в полость формы выбираем сужающуюся замкнутую литниковую систему, которая состоит из воронки, стояка, двух шлакоуловителей, расположенных в верхней полу форме, а так же восьми питателей расположенных в нижней полуформе. Такой тип литниковых систем применяют при изготовлении широкой номенклатуры отливок из всех сплавов, отливок разнообразной сложности и массы.

11. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

11.1 Расчет прибылей и холодильников

При расчете определяют размеры прибылей в зависимости от их конструктивного оформления. При определении размеров прибыли необходимо соблюдать следующие требования:

- продолжительность затвердевания прибыли должна быть больше продолжительности затвердевания отливки;

- прибыль должна иметь запас жидкого сплава для компенсации объемной усадки питаемого узла отливки и самой прибыли.

Расчет прибылей будем производить по методу Й. Пржибыла. Следуя выбранному методу, рассчитаем объем прибылей, необходимый для питания массивных частей по формуле [2]:

V_пр = (V_п.у. ? е_VУ)/( в - е_VУ), (1)

где V_пр и V_п.у. - объем прибыли и питаемого узла отливки;

в - коэффициент экономичности прибыли, равный отношению объема усадочной раковины V_ус.р. к объему сплава в прибыли, в = V_ус.р./ V_пр; е_VУ - суммарная относительная объемная усадка сплава.

Суммарная относительная объемная усадка сплава зависит от температуры заливки. Для среднеуглеродистых сталей рассчитывается по формуле [2]:

е_VУ = 0,03+0,00016 ДТ, (2)

где ДТ - перегрев сплава над температурой ликвидуса Тл.

Для среднеуглеродистых сталей ДТ = 70°, следовательно

е_VУ = 0,03 + 0,00016*100 = 0,046

Коэффициент экономичности прибыли в зависит от формы прибыли, теплофизических условий ее работы и характера затвердевания сплава.

Для отливок из стали и высокопрочного чугуна коэффициент в можно принять равным: 0,08-0,09 [2]. Принимаем значение коэффициента в = 0,09.

Далее рассчитываем объем питаемого узла.

V_пу=3.14*15²*47.6*- 3.14*9.5² *47.6 + 3.14*16² * 3.5=22953см³

V_пу = 22953см³

V_пр=(22953*0,046)/(0,09-0,046)=23996 см³

(4)

11.2 Расчет оптимального времени заливки

Одним из условий качественного заполнения формы сплавом является заполнение этой формы расплавом за некоторое оптимальное время. Опыт показывает, что для каждой отливки существует оптимальная продолжительность заливки формы - ф_зал, соответствующая неравенству:

ф_min ? ф_зал ? ф_max ,

где ф_min - минимально допустимая продолжительность заливки формы, определяется:

а) временем, необходимым для полного удаления из формы воздуха и газов;

б) возможностью размывания поверхности формы и стержня;

в)нежелательностью увеличения сечения литниковых каналов по экономическим соображениям.

ф_max - максимально допустимая продолжительность заполнения формы, определяется:

а) отводом тепла и снижением температуры сплава;

б) жидкотекучестью сплава (условием является получение отливки без спаев и недоливов в тонких сечениях).

При выборе оптимальной продолжительности нужно учитывать уровень и место подвода сплава. Расчет оптимальной продолжительности заливки формы ведется по формуле Г. М. Дубицкого [2]:

ф_опт = S₁ • ³? д ? G, (5)

где S₁ - коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры жидкого металла, рода сплава, места подвода сплава, материала формы;

д - преобладающая толщина стенки отливки, мм;

G - масса жидкого сплава в форме, приходящегося на одну отливку, кг.

Значение коэффициента для стальных отливок, при нормальной температуре перегрева (~100єС) и подводе металла на Ѕ высоты: S₁ = 1,4.

Преобладающая толщина стенки д равна толщине стенки наиболее протяженной или наиболее удаленной от питателей. На практике д = д_отл, если ее протяженность L > 4 д_отл. Наша отливка полностью удовлетворяет условие L>4д_отл, следовательно д = 25 мм.

Масса жидкого сплава в форме, приходящегося на одну отливку:

G_ж = N• G_отл + G_приб + G_л.с., кг (6)

где G_отл - черновая масса отливки, кг; G_приб и G_л.с. - масса прибылей и литниковой системы.

Масса прибылей равна: G_пр = с*V_пр, где с - плотность жидкой стали, с = 7200 кг/м³.

G_пр = 86.3 кг

Масса литниковой системы: G_лс = 0,06G_ж [2], следовательно масса жидкого сплава заливаемого в форму равна:

G_ж=1*560+2*86.3+0.06G_ж (7)

G_ж =776.5 кг

Т.к. все составляющие, для нахождения ф_опт известны, то

ф_опт = 1,4 * ³v110 * 776.5 = 61.6с.

Раз нам известно ф_опт , то мы можем найти интервал времени заливки расплава в форму, в котором отливка получается качественной.

< ф_опт <

11.3 Площадь узкого места литниковой системы находим из уравнения [7]:

= ,

где G_ж - масса жидкого сплава, залитого в форму через литниковую систему.

с_ж - плотность сплава при температуре заливки,(0,00753 кг/см³);

м - коэффициент расхода литниковой системы;

м = 0, 32 (принимаем согласно [8]);

g - ускорение свободного падения, см/с²;

g = 981 см/с²

H_р - действующий напор, см;

H_р = H₀ - (p² / (2c)),

Где H₀ - высота, с которой подается сплав ;p - расстояние от уровня подвода сплава к полости формы до ее верхней плоскости; c - высота полости формы.

H_р = 245 - (255² / 2•476)=177см

= = 87.5

В конструкции литниковой системы предусмотрено два питателя, следовательно площадь поперечного сечения одного питателя равна 43.75 см²

11.4 Расчет площадей поперечного сечения остальных элементов литниковой системы

Осуществляется по эмпирическим соотношениям, зависящим от сплава и положения узкого места системы. На основании практического опыта, рекомендуемые соотношения площадей поперечного сечения элементов литниковой системы для стали:

щ_пит : щ_шл : щ_ст = 1 : 1,2 : 1,4 (12)

Откуда следует, что

щ_шл =(1.2*43.75)/2=26.25 см²

щ_ст =1.4*43.75=61.25 см²

11.5 Конструирование элементов литниковой системы

а) Воронка.

Литниковая воронка служит для приема жидкого сплава, поступающего из ковша. Воронка должна гасить кинетическую энергию падающей из ковша струи и обеспечивать плавное поступление сплава в стояк.

Диаметр верхней части воронки D=2,85*d_ст.в=2,85*4.4=16.53 см, высота воронки H_в=D=16.53см, диаметр нижней части воронки d_ст.в=5.8 см

б) Стояк.

Стояк будем размещать вертикально. Вследствие того, что литниковая система замкнутая, то стояк делаем коническим, сужающимся к низу. Конусность стояка зависит от его высоты. При высоте стояка 120 мм, конусность равна: d _ст.в - d _ст.н = 3 мм [2]. Из формулы для нахождения площади круга находим d_стн = 2?(щ_ст / 3,14) мм; d_стн = 2*v(61.25/3,14) =8.83cм, тогда диаметр верхнего сечения стояка: d_ств = 8.83 + 0.3 = 8.86 cм.

в) Шлакоуловители.

В нашей литниковой системе предусмотрено два шлакоуловителя. Поперечное сечение шлакоуловителя представляет собой равнобедренную трапецию. Соотношение оснований трапеции: b=0,75a, h = a [2].

а - нижнее основание трапеции, b - верхнее основание трапеции,

Из формулы для нахождения площади трапеции находим длину нижнего основания: w_шл=11.55 см²

(13)

Следовательно: b = 0,75*3.63 =2.72 см, h=a=3.63 см.

Общая длина шлакоуловителей 58 см.

г) Питатели.

Поперечное сечение представляет собой равнобедренную трапецию. Рекомендуемое геометрическое соотношение оснований трапеции: b=0,8*а, h=a.

В формуле а - нижнее основание трапеции, b - верхнее основание трапеции, h- высота шлакоуловителя. Из формулы нахождения площади трапеции находим длину нижнего основания: w_пит=2.51 см².

а= (14)

Следовательно, b=0,75*1.7=1.3 см, h=1.7 см

12. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

12.1 Изготовление форм

Для изготовления литейной формы применяют следующие операции при использовании прессовой машины.

Подготовка технологической оснастки. Осматривают подмодельную плиту, со смонтированными на ней моделями и литниковой системой, проверяют надежность крепления моделей и литниковой системы к подмодельной плите. Перед формовкой модели должны быть очищены щеткой или легкой струей сжатого воздуха от пыли и мусора. С целью предупредить прилипание формовочной смеси к модели и модельным плитам, их протирают или опрыскивают смесью керосина с мазутом из пульверизатора, после чего на плиты по штырям накладывают опоки. Затем устанавливают стояки литниковой системы. На столе прессовой машины укрепляют модельную плиту с моделью.

Заполнение опок смесью и её уплотнение. Смесь из смесеприготовительного отделения по ленточным транспортерам поступает в бункера, расположенные над формовочными машинами. Наложив на опоку наполнительную рамку, включают питатели бункеров над машинами; опоку с рамкой наполняют смесью до верха. Выше наполнительной рамки расположена траверса с прессовой колодкой. Прессовая колодка входит внутрь рамки, вытесняя из нее формовочную смесь в опоку. Нижняя плоскость колодки в конце прессования доходит до уровня верхней кромки опоки. Затем снимают наполнительную рамку, формовочную смесь срезают заподлицо.

Извлечение модели из формы. Извлечение модели из формы является ответственной технологической операцией, непосредственно влияющей на получение хорошего, без повреждений отпечатка моделей с правильной геометрией. При машинной формовке выем модели полностью механизирован и осуществляется двумя способами: либо модель вынимают из формы, либо форму снимают с модели. При машинном извлечении модели отделение формовочной смеси от стенки модели облегчается благодаря применению вибрации. Вибрацию создают присоединенные к модельной плите пневматические расталкиватели - вибраторы.

Отделка формы. Отделка формы включает в себя проверку плотности и равномерности набивки формы, выполнение галтелей там, где они не оформлены моделью, исправление возможных дефектов формы и припыливание. После отделки формы передают на сборку.

12.2 Изготовление стержней

Подготовка стержневого ящика. Включают систему нагрева ящиков. После достижения определенной температуры производят очистку и нанесение на рабочую поверхность ящика разделительного покрытия для уменьшения прилипаемости и облегчения их извлечения. Разделительные покрытия должны иметь термостойкость не менее 300⁰С, обеспечивать многократный с минимальным усилием съем стержней с оснастки после разового нанесения покрытия, незначительное газовыделение и образование минимального нагара, а также они должны быть недефицитными. Наиболее распространено покрытие СКТ-Р, представляющий собой 3-4-процентный раствор каучука СКТ в уайт-спирите [1].

Подготовка песчано-смоляных смесей. Влажные песчано-смоляные смеси, отверждаемые в нагретой оснастке, приготовляют в лопастных смесителях в течение 5-6 мин. В процессе приготовления производят плакирование, т.е. покрытие зерен песка равномерной и прочной пленкой связующего.

Заполнение ящиков влажными песчано-смоляными смесями пескодувным способом. При этом смесь не успевает нагреться до температуры отверждения, не теряет подвижности. Принцип работы заключается в том, что смесь транспортируется сжатым воздухом через вдувные отверстия из пескодувного резервуара в полость нагретого стержневого ящика, и, заполняя его, одновременно в ней уплотняется. Поступающий же сжатый воздух эвакуируется из стержневого ящика через венты.

Извлечение стержня. После заполнения нагретого ящика под действием теплоты стержень отверждается и приобретает прочность, достаточную для его извлечения без деформаций и повреждений. Время выдержки (15-180с) зависит от состава и свойств смеси, температуры нагрева ящика, конфигурации и массы стержня и других факторов [4]. После окончательного затвердевания стержня на воздухе его извлекают из стержневого ящика с помощью связанной системы толкателей. Производят при необходимости отделку стержня. Тщательно заделывают выявленные неплотности, повреждения. Отделанный стержень окрашивают противопригарной краской, после чего передают на сборку.

12.3 Сборка литейных форм

Сборка литейных форм является заключительной операцией перед заливкой их расплавом, поэтому особое значение имеет контроль всех элементов форм и материалов, используемых на сборочном участке. Полу формы и стержни, поступившие на сборку, тщательно осматривают, не допуская поврежденные формы и стержни. При сборке литейных форм нижнюю полу форму устанавливают в строго горизонтальном положении. Перед сборкой полость формы продувают сжатым воздухом, чтобы удалить из нее частицы смеси и инородные тела. Стержни устанавливают в нижнюю полу форму, строго следя за тем, чтобы знаки стержня точно становились в отпечатки знаков модели. Если знак не подходит, то подгонка его подпиливанием не допускается. После сборки пыль и остатки смеси с верхнего ряда стержней собирают пылесосом. Каналы литниковой системы тщательно продувают. При соединении верхней и нижней полу форм прокладывают асбестобитумный шнур или глину по разъему формы и знакам стержней, чтобы предотвратить засорение формы. Асбестобитумный шнур или глину накрывают бумагой. При обнаружении дефектов соединения, их устраняют.

12.4 Заливка литейных форм и финишная обработка отливок

отливка формовочный припуск оснастка

После сборки литейных форм, их заливают расплавом. Температура заливки форм 1600⁰С. Отливки выдерживают в форме ~1 ч., после чего формы отправляют на выбивку (температура выбивки - 700-600⁰С) [1]. Выбивку отливок из литейных форм производят на специализированном оборудовании - инерционных выбивных решетках. Далее отливки поступают в очистное отделение для очистки, обрубки и отделки. Перед очисткой отливки внимательно осматривают. Отливки с явным браком откладывают, на очистку они не поступают. Технологический процесс очистки включает в себя следующие операции: удаление стержней, отделение литников, выпоров, прибылей, очистку от приставшей формовочной смеси, удаление заусенцев, контроль качества отливок. Удаление стержней из отливок является трудоемкой операцией. Стержни, изготовленные из смесей на органических связующих, обладают низкой вторичной прочностью, хорошей выбиваемостью. Поэтому во многих случаях стержни выбивают из отливок в процессе отделения отливки от формовочной смеси на выбивной решетке. Для отрезки прибылей и литников от мелких стальных отливок используют ножовочные станки, дисковые станки, газовую и дуговую резку. Очистка отливок и заусенцев происходят в результате трения отливок друг о друга и о ребра в галтовочных барабанах непрерывного действия. После зачистки и термообработки производят грунтование отливок, чтобы защитить их поверхности от коррозии при длительном хранении и транспортировке.

12.5 Термическая обработка отливок

Процесс термической обработки отливок заключается в их нагреве и охлаждении в определенном режиме. Термическая обработка литых деталей способствует улучшению структуры, повышению механических свойств сплавов, устранению коробления отливок за счет уменьшения внутренних напряжений перед механической обработкой.

В данном случае рекомендуется провести закалку с последующим отпуском. Закалку проводят при температуре 910єС, отпуск - при 640-680єС [1]. Охлаждающая среда - воздух. После данного вида термообработки происходит улучшение микроструктуры, уменьшение внутренних напряжений, повышение механических свойств.

12.6 Дефекты отливок и технический контроль качества

Дефекты отливок подразделяют на 5 больших групп по ГОСТ 19200-80 [4]: дефекты поверхности, несоответствие по геометрии, несплошности в теле отливки, включения и несоответствие по структуре. Способ исправления их выбирают в зависимости от вида и характера дефекта. В нашем случае могут появиться: пригар, залив, дефекты в виде раковин. Основная причина их возникновения - это несоблюдение технологии приготовления формовочных и стержневых смесей, технологии изготовления форм и стержней.

Пригар представляет собой шероховатую поверхность отливки с приварившимся к ней слоем формовочной или стержневой смеси, оксидов расплава и продуктов их взаимодействия с оксидами формовочных материалов. Причинами возникновения дефекта могут быть: высокая температура заливки, низкая скорость заливки, недостаточная огнеупорность формовочных материалов, несоблюдение рецептуры формовочных и стержневых смесей, нарушение технологии приготовления смеси. Для предотвращения появления пригара предусмотрели применение огнеупорных добавок в состав формовочной и стержневой смеси и противопригарных красок.

Заливы на отливке по плоскости разъема формы или по стержневым знакам получаются вследствие излишних зазоров по знакам, при неправильной отделке формы или при недостаточной ее нагрузке.

Имеется большая вероятность появления усадочных раковин, причиной которых является нетехнологичность конструкции отливки. Для предупреждения этих дефектов были предусмотрены прибыли для питания массивных узлов отливки и создания направленного затвердевания. При появлении мелких усадочных раковин их исправляют наплавкой или заваркой.

Контроль качества выпускаемых отливок осуществляет отдел технического контроля (ОТК). Основанием для контроля качества готовых отливок служат ГОСТы, действующие технические условия, чертежи на отливку со специальными конструктивными и технологическими требованиями к ней.

Заключение

В данной курсовой работе разработана технология изготовления средних отливок цилиндрической формы «Кокиль» в условиях массового производства.

Для определения целесообразности изготовления отливок посчитаем технологический выход годного для данной отливки. Он показывает, какое количе-ство от всей массы залитого сплава идёт на получение литой заго-товки. Технологический выход годного литья позволяет оценить правильность спроектированной технологии и дает информацию на будущее для прогнозирования экономики и разработки более эффективных технологий.

ТВГ =

G_отл - черновая масса отливки, кг,

G_приб - масса металла, приходящаяся на прибыли, кг,

G_л.с - масса металла, приходящаяся на литниковую систему, кг.

ТВГ =

Такой показатель ТВГ считается нормальным для мелких стальных отливок [2]. Повышенный расход жидкого металла связан в данном случае с особенностями конструкции отливки, недопустимостью формирования усадочных дефектов в тепловых узлах и необходимостью применения прибылей для стального литья.

Библиографический список

1. В.Г.Сорокин. Марочник сталей и сплавов. - М.: Машиностроение, 1989. 640 с.

2. И.А.Вайс. Методические указания: Технология литейной формы. - Е: УГТУ - УПИ, 2005. 36 с.Н.Д. Титов, Ю.А. Степанов. Технология литейного производства. - М: Машиностроение, 1985. 400с.

3. Г.Г.Абрамов, Б.С.Панченко. Справочник молодого литейщика. - М.: Высш. шк., 1991. - 319 с. ил.

4. Б. С. Чуркин, Э. Б. Гофман, С. Г. Майзель, А. Ф. Афонаскин. Технология литейного производства. - Е: Уральский государственный профессионально-педагогический университет, 2000. 662с.

5. П.Н. Аксенов. Технология литейного производства. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1957. 510 с.

6. В.К.Могилев, О.И.Лев. Справочник литейщика. М: Машиностроение, 1988. 271с.

Размещено на Allbest.ru