Разработка технологии процесса изготовления отливки (стр. 3 из 4)
Суммарную площадь поперечного сечения выпоров можно определить по формуле
; (1.8)где ∑fв - суммарное сечение выпоров, м2;
Vотл - объем полости формы, м3;
τ - оптимальная продолжительность заливки формы расплавом, τ=51 с (прил. Г);
v- критическая скорость истечения воздуха через выпор, м/с.
Объем отливки определяют по массе жидкого металла, заливаемого в форму, Мж (прил. Д) и его плотности
ж:
(1.9)
Vотл=2542,3/7600=0,334513 м3.
Суммарная площадь выпоров равна
∑fв=2∙0,334513/51∙1= 0,013118 м2.
Критическая скорость vне должна превышать 1,0 м/с.
Так как Самой высокой точкой отливки является прибыль и их количество 9 шт., то принимаем что в отливке такое же количество выпоров.
Площадь сечения одного выпора можно определить по формуле
f=∑fв/nв, (1.11)
где ∑fв – суммарная площадь сечения выпоров;
nв– количество выпоров, принимаем 9 шт.
f=0,013118/9= 0,001458 м2
Диаметр 1 выпора равен
мИсходя из расчета, принимаем диаметр выпора 45 мм.
2. ВЫБОР РАЗМЕРОВ ОПОК
Литейная опока - приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы, транспортировании ее и заливки жидким металлом.
Выбор оптимальных размеров опок и размещение моделей в опоке или на плите имеет важное значение. Большие габариты опок значительно увеличивают удельный расход формовочных материалов. Уменьшение размеров опок при одном и том же количестве моделей приводит к появлению различных дефектов (обвал частей формы, утечка металла из формы во время заливки и т.п.).
При выборе размеров опок следует учитывать, что использование чрезмерно больших опок влечет за собой увеличение затрат труда на уплотнение формовочной смеси, нецелесообразный расход смеси; использование очень маленьких опок может вызвать брак отливок вследствие продавливания металлом низа формы, ухода металла по разъему и т.п.
Выбираем рекомендуемую толщину слоев формовочной смеси на различных участках формы по таблице 8.10[4].
Минимально допустимая толщина слоя, мм:
– от верха модели до верха опоки – 200;
– от низа модели до низа опоки – 250;
– от модели до стенки опоки – 100;
– между моделью и шлакоуловителем –150;
– от кромки стояка до кромки модели – 100.
Рисунок 1.9 Эскиз расположения отливки в форме
Полученные данные позволяют определить минимальные размеры опок, которые окончательно уточняют по ГОСТ 2133-75, при этом расчетные значения увеличивают до ближайшего регламентированного размера. Этот же ГОСТ устанавливает расстояние между осями центрирующих отверстий и средние размеры опок из различных материалов.
Выбираем опоки с размерами в свету 2500×2000×
ГОСТ 14994–69, ГОСТ 14995–69.3. ВЫБОР ФОРМОВОЧНОЙ И СТЕРЖНЕВОЙ СМЕСИ
В единичном к серийном производстве средних и крупных отливок используют облицовочную и наполнительную смеси.
К стержневым смесям предъявляют более жесткие требования, чем к формовочным.
Прочность стержней в сухом состоянии, и их поверхностная твердость должны быть выше этих же параметров формы. Стержневые смеси должны иметь большую огнеупорность, податливость и небольшую гигроскопичность, особенно при формовке по-сырому; высокую газопроницаемость и малую газотворную способность, хорошую выбиваемостъ.
Для нашей отливки в качестве формовочной смеси выбираем облицовочную и наполнительную ХТС, состав которых приведен ниже.
Облицовочная смесь для крупных отливок:
песок кварцевый ………….…. 100%;
смола фурановая ……………. 1,5%;
паратолуолсульфокислота …. 0,3%;
диацетат ……………………… 0,3%.
Наполнительная смесь имеет такой же состав, как и облицовочная только вместо свежего песка применяется регенерат.
В качестве стержневых смесей применяем ХТС с составом облицовочной смеси.
Для уменьшения пригара полость формы окрашивается противопригарной краской, состав которой приведен в таблице 3.1[7].
Таблица 3.1 – Состав противопригарной краски
| N | Назначение краски | Циркон | Пуль-верба-келит | Смола ПВБ (поливинилбути-раль) | Смола К-9 | Спирт гидролизо-ванный | Плотность краски |
| Безвод-ная краска | Для крупного литья | 60 | 4 | 2,5 | 6 | 36 | 1,85…1,95 |
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНАСТКИ
Оснастка – это набор инструментов (модели, стержневые ящики и т.д.), которые используют при изготовлении формы.
Класс точности оснастки выбирается в зависимости от класса размерной точности отливки (табл. 3.1 [4]). Класс точности оснастки для данной отливки 8.
Размер модели и стержневых ящиков необходимо рассчитывать с учетом линейной усадки (табл. 3.8 [4]).
Поскольку отливка "ступица" из стали 30Л, величина усадки составляет 0,3%.
Размер модели определяется по формуле
Lм=Lотл+ Lотл∙
± Тм,(3.1)где Lотл – расчетный размер отливки, включающий припуски на механообработку, мм;
Тм – допуск модели;
у – усадка сплава отливки, %.
Размер модели в районе стержневых знаков должен учитывать зазор между знаком и стержнем - 2,2 мм. Результаты расчета размеров модельного комплекта приведены в табл. 4.1
Таблица 4.1 – Результаты расчета размеров модельного комплекта, мм
| размер отливки | размер модели | размер отливки | размер модели | размер отливки | размер модели |
| ø1442,0 | 1446,3±2,0 | R675,0 | 677,0±2,0 | R20,0 | 20,1±0,5 |
| ø322,0 | 327,4±1,5 | R270,0 | 270,8±1,0 | H242,0 | 242,7±1,0 |
| ø1350,0 | 1358,5±2,0 | R280,0 | 280,8±1,0 | H282,0 | 282,8±1,0 |
| ø540,0 | 537,2±2,0 | R665,0 | 667±2,0 | H35,0 | 35,1±0,5 |
| ø180,0 | 180,5±0,8 | R75,0 | 75,2±0,5 | H20,0 | 20,1±0,5 |
| ø322,0 | 323,0±1,5 | R40,0 | 40,1±0,5 | H127,0 | 127,4±0,8 |
| R662,0 | 664,0±2,0 | R30,0 | 30,1±0,5 | Н404,0 | 405,2±1,5 |
4.1 Проектирование модели
Модель выполняется цельной по III классу прочности из древесины хвойных пород. Ширина доски не превышает 150 мм. Технические требования приведены ниже [6].
Для данного класса прочности применяется древесина любых пород, сортов и размеров. Переклейка древесины производится по необходимости. Каркасы крупных и средних моделей могут быть изготовлены на контурных рамках, раскрепленных деревянными стойками из тонкомера. Каркасы цилиндрических моделей могут выполнятся на стойках и кольцах. Крепление неотъемных частей моделей допускается на гвоздях и шпильках. Угловые соединения коробчатых пустотелых моделей может быть произведено различными способами. Установка координатных металлических пластин обязательна. Расчерчивание моделей по телам и центрам с простановкой мест прибылей обязательно. Допускается изготовление стержневых ящиков с разъемом на клиньях. Все галтели до радиуса 15 мм выполняются подмазкой, свыше 15 мм – вклейкой или врезкой деревянных планок. Облицовка поверхностей моделей твердыми породами древесины или обивка железом не требуется. Покраска модельных комплектов для машинной формовки производится лаком один раз.
4.2 Проектирование стержневых ящиков
На изготовление стержней требуется три стержневых ящика:
- ящики для стержней №1 и №2 – разъемные;
- ящики для стержней №3 – вытряхной.
Стержневой ящик №1 изготавливается из косяков (секторов), которые крепятся между собой нагелями с предварительной посадкой на клей. Сектора укладываются друг на друга в шахматном порядке. Половинки ящика соединяются болтовой стяжкой. Для более точного соединения они снабжены фланцевыми дюбелями, которые так же служат для усиления стяжки. Ящик оборудован двумя полосовыми подъемами для облегчения его перемещения по цеху.
5. РАСЧЕТ МАССЫ ГРУЗА
Жидкий металл, заполняющий полость формы, оказывает давление на стенки формы. Боковые и нижние стенки формы должны иметь достаточную прочность, чтобы противостоять давлению металла, а верхняя полуформа должна быть прижата к нижней с определенным усилием, чтобы металл не приподнял ее и не растекся по разъему формы. С этой целью перед заливкой формы скрепляют или нагружают, предварительно подсчитав давление жидкого металла на верхнюю полуформу. Иногда давление жидкого металла может быть весьма значительным, тогда форму устанавливают в кессон и уплотняют с боков формовочной смесью, а сверху кладут грузы.
Для расчета массы груза необходимо знать силу с которой металл действует на верхнюю опоку. Ее можно определить по формуле
Fмет =ρж.м.∙g∙H∙S(5.1)
где ρж.м. – плотность жидкого металла (для стали 7600 кг/м3);
g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/с2;
H – высота столба металла в форме + прибыль, м;
S – площадь отпечатка формы по крайним точкам, м2;
Fмет=7600∙9,8∙0,694∙0,816=42178 Н.
Усилие стержней находится по формуле
Fст.= ΣVст.∙g∙(ρж.м.- ρст.), (5.2)
где ΣVст – суммарный объем всех стержней, ΣVст=0,514 м3;
ρст. – плотность стержневой смеси, ρст.=1600 кг/м3;
Fст=0,514∙9,8∙(7600-1600)=30223 Н.
Суммарное усилие
ΣFвсп.= Fст+ Fмет=30223+42178=72401 Н.
Для расчета массы груза так же требуется знать силу тяжести верхней полуформы. Определим ее по формуле