Разработка технологического процесса изготовления детали (стр. 2 из 5)
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.