Проектирование сталелитейного цеха (стр. 2 из 15)
Эскиз отливки
Выбираем горизонтальное положение отливки в форме при заливке. Расположение всей отливки в нижней полуформе обеспечивает большую точность ее изготовления. Формовка производится по неразъемной модели. Все обрабатываемые и базовые поверхности находятся в одной полуформе, а ответственные части занимают при заливке формы вертикальное положение.
Выбранное горизонтальное положение отливки в опоке при заливке, является наиболее технологичным и рациональным, т.к позволяет получить отливку без использования стержней для выполнения внутренней полости.
2.2 Выбор припусков на механическую обработку
Поверхности отливки будут подвергаться механической обработке. Устанавливается 11 класс точности. Т.к. производство крупносерийное способ литья в песчаные формы по металлической оснастке. Наибольший габаритный размер отливки 370 мм. Согласно ГОСТ26645-85 величины припусков на механическую обработку следующие: поверхности Г и Д базы разметки "верх" - 8,0мм, "низ" - 6,0мм. Следует нанести величины припусков на эскиз детали. [5, с187-190]
Формовочные уклоны. Модель металлическая. Уклоны наружной поверхности знака модели будут составлять 70. Внутренняя поверхность отливки будет выполняться стержнем.
Место подвода металла к отливке. Для отливки подвод металла должен осуществляться снизу под стержень. Это обеспечивает плавное и спокойное заполнение формы металлом. [5, с139-141]
2.3 Расчет литниковой системы
Назначение литниковой системы.
Литниковая система (л. с) должна обеспечить спокойную, равномерную и непрерывную подачу металла в заранее определенные места отливки.
Конструкция л. с. должна создавать условия, препятствующие засасыванию воздуха потоком металла.
Л. с. должна задерживать все неметаллические включения, попавшие в поток металла.
Одной из важнейших функций л. с. является заполнение формы с заданной скоростью: при очень большой скорости заливки происходит размыв стенок формы и каналов самой л. с., а при слишком медленной заливке - значительное охлаждение металла и образование спаев, неслитин, недоливов.
Л. с. должна способствовать выполнению принципа равномерного или направленного затвердевания отливки. Она служит для частичного питания жидким металлом отливки в начальный момент ее затвердевания.
Нормальная л. с. состоит из следующих основных элементов: приемное устройство, стояк, зумпф, литниковый ход, питатели.
Приемные устройства.
Назначение их состоит в том, чтобы обеспечить попадание струи из ковша в каналы л. с. Также эти устройства гасят энергию струи металла из ковша и частично улавливают шлак, попавший в поток из ковша.
В качестве приемного устройства применим литниковую воронку. Литниковые воронки применяются при заливке всех стальных отливок, независимо от их массы (из-за заливки из стопорных ковшей, а также для уменьшения поверхности контакта металла с литниковой системой).
Стояк.
Он представляет собой вертикальный канал л. с., по которому металл опускается от уровня чаши до того уровня, на котором он подводится к отливке.
Очень часто по условиям формовки (особенно при машинном изготовлении форм) требуется установка расширяющихся книзу стояков. В таких стояках может происходить подсос воздуха, и требуется установка дросселей, но так как сечение питателей наименьшее (то есть л. с. заполненная), то дроссели не нужны.
Зумпф Очень ответственным местом в л. с. является зумпф - это расширение и углубление под стояком. Его всегда нужно делать при устройстве л. с. В нем образуется болотце металла, гасящего энергию струи из стояка и тем самым предотвращающего разбрызгивание металла. Кроме того, выходя из зумпфа в литниковый ход, металл направлен снизу вверх. При этом направление движения металла совпадает с направлением естественного движения шлаковых частиц, попавших из ковша в металл, и они быстрее выносятся к потолку литникового хода, то есть зумпф позволяет сделать короче литниковый ход и уменьшить расход металла на л. с.
Литниковый ход.
Он представляет собой горизонтальный канал, чаще всего трапециевидного сечения, устанавливаемый на плоскости разъема формы. Основным его назначением является распределение потока металла из стояка по отдельным питателям, обеспечивая его равномерный расход.
Питатели.
Последний по ходу металла элемент л. с. - питатели. Их количество и расположение зависят от характера заливаемых деталей. Сечение питателей должно быть таким, чтобы они легко отламывались от отливки.
Когда металл подводится несколькими питателями к отливке, истечение его из разных питателей, удаленных на различное расстояние от стояка, разное. Дальние питатели пропускают большее количество металла, чем ближние. Это объясняется тем, что в крайних питателях динамический напор частично переходит в статический, поэтому скорость истечения металл из этих питателей выше.
Выбор типа литниковой системы.
Решающими факторами, от которых зависит выбор типа л. с., являются: конструкция отливки, принятая в цехе технология и свойства сплава, из которого отливается заготовка.
Для изготовления стальных отливок применяются л. с. максимальной простоты и минимальной протяженности, так как сталь при охлаждении резко теряет жидкотекучесть.
Выбранная л. с. относится к верхним л. с. с горизонтальным расположением питателей. В такой л. с. металл подводится в верхнюю часть отливки и к концу заполнения формы в отливке создается температурное поле, соответствующее принципу направленного затвердевания (снизу холодный, а сверху горячий металл).
Выбор места подвода металла к отливке.
При выборе места подвода металла к отливке обязательно учитывается принцип затвердевания отливки. Так как отливка по своей конструкции склонна к направленному затвердеванию, то металл лучше подводить в ее массивные части. Протекающим металлом форма в местах подвода разогревается, в тонкие части отливки металл подходит охлажденным и скорость их затвердевания еще больше увеличивается. Массивные части, разогретые горячим металлом, затвердевают медленнее. Такое температурное поле способствует образованию в отливке (в ее массивном или тепловом узле) концентрированной усадочной раковины, которую легко перевести в прибыль.
Металл подводим вдоль стенки, в этом случае не происходит прямого удара струи металла в стенку формы и вероятность ее размыва уменьшается.
Для определения размеров сечения элементов л. с. нужно задаться соотношением их размеров.
Q - вес жидкого металла на форму - 70кг
К - для форм с продувкой СО2 = 0,74
L = 0,85 - коэффициент поправки на жидкотекучесть для углеродистых марок сталей
t = продолжительность заливки =
, коэффициент С в зависимости от характера отливки относительной плотности отливки KV 
V - габаритный объем отливки в дм3
V=3,7*3,7*0,96 = 13,14дм3
Коэффициент С, в зависимости от KV = 1,3 [12, таб.32]
2.4 Расчет размеров прибылей
Усадочные раковины образуются в отливках вследствие уменьшения объема жидкого металла при охлаждении и, в особенности, при переходе его из жидкого состояния в твердое. Они относятся к числу основных пороков отливок, с которыми литейщикам приходится повседневно работать. Для борьбы с усадочными раковинами применяются литейные прибыли, представляющие собой резервуары жидкого металла, из которых происходит пополнение объемной усадки отдельных частей отливки, расположенных вблизи прибыли.
От эффективности работы прибыли зависит качество отливки и процент выхода годного литья. Установка прибылей способствует выполнению принципа направленной кристаллизации.
Прибыль должна:
обеспечить направленное затвердевание отливки к прибыли; поэтому ее надо устанавливать на той части отливки, которая затвердевает последней;
иметь достаточное сечение, чтобы затвердеть позже отливки;
иметь достаточный объем, чтобы усадочная раковина не вышла за пределы прибыли; иметь конструкцию, обеспечивающую минимальную поверхность.
2.5 Расчет прибыли
Для отливки "Корпуса"
Определяется диаметр вписанного круга, определяющего узел питания отливки Ф 50 мм.
2. Согласно таб.24 (справочник Василевский)
d -толщина прибыли, Т - толщина питаемого узла.
d/T=1,8 т.е.
d=Т*1,8=50*1,8=90 мм
Протяженность прибыли при L=Д согласно таб.24 (справ. Василевский)
т.к протяженность питаемого узла расположена равномерно по всей окружности, т.е. L=Д то протяженность прибыли
L=31% от Д, т.е.370*3,14*31% = 348мм
Распределяем 2 прибыли по окружности для равномерного питания отливки металлом, т.е. длина одной прибыли будет 348: 2 = 174мм
2.4 Расчет нагружения опок
Изготовление отливок осуществляется на автоматической линии, поэтому расчет нагружения опок не осуществляем, т.к опоки скрепляются перед заливкой специальными скобами.