Курсовая: Курсовая по Технологии литейного производства

Курсовая: Курсовая по Технологии литейного производства

Содержание

Введение.....................................................................

.............................................................................

.

1 Характеристика

сплава.......................................................................

...........................

2 Анализ технологичности

детали.......................................................................

....................

3 Выбор положения отливки в

форме........................................................................

.............

4 Плоскость разъема модели и

формы........................................................................

.....

5 Припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, определение

количества стержней, их границ и размеров

знаков................................................................

6 Технологические расчеты:

6.1 Расчёт

прибылей.....................................................................

.................................

6.2 Расчет литниково - питающей

системы......................................................................

........

6.2.1 Расчёт времени заливки литейной

формы.............................................................

6.2.2 Выбор типа литниковой системы и определение ее элементов

..............................

6.2.3 Расчёт коэффициента

расхода......................................................................

...........................

6.2.4 Расчёт минимального сечения элемента литниковой

системы...........................

6.2.5 Расчёт минимальной длины шлакоуловителя, определение интервала

размеров и вида, удаляемых шлаковых

включений..............................................

6.2.6 Определение геометрических размеров элементов литниковой системы........

6.2 Расчет времени затвердевания и охлаждения отливки в

форме..........................

6.3 Расчет нагружения

формы........................................................................

..............

6.4 Расчет нижней полуформы на

прочность..............................................................

7 Выбор опок для изготовления литейной

формы.................................................................

8 Расчет шихты и выбор плавильного

агрегата.................................................................

9 Обоснованный выбор способа формовки и технологии изготовления стержней......

10 Выбор составов формовочных и стержневых

смесей....................................................

11 Описание технологических цепочек изготовления формы и

стержней.......................

12 Режим ТО и описание структуры сплава до и после

ТО...............................................................

13 Возможные виды брака и меры их предупреждения

...................................................................

14 Список использованной литературы

.............................................................................

..................

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Спецификация №1 (на чертеж литейной формы)

2. Спецификация №2 (на модельную плиту)

3. Спецификация №3 (на стержневой ящик)

4. Технологические расчеты по литейной гидравлике

Введение

Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико ;

почти все машины и приборы имеют литейные детали.

Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности

пользовались для производства металлических изделий : в начале из меди и

бронзы а затем из чугуна , а позже из стали и др. сплавов.

В 1868 году на Мальцевских заводах впервые были стальные фасонные отливки.

Основными процессами литейного производства являются : плавка металла,

изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка

отливок, термическая обработка и контроль качества обработки.

Основной способ изготовления отливок - литье в песчаные формы, в который

получают около 80% отливок. Однако точность и шероховатость поверхности

отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют

требованиям современного машиностроения.

Литейное производство позволяет получить заготовки сложной конфигурации с

минимальными припусками на обработку резанием и с хорошими механическими

свойствами. Технологический процесс изготовления механизирован и

автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок. Достижения

современной науки во многих случаях позволяют коренным образом изменить

технологический процесс, резко увеличить новые высокопроизводительные машины

и автоматы. Что в конечном счете помогает улучшить качество продукции и

повысить эффективность производства.

1 Характеристика сплава

Химический состав:

Углерод(С) – 0,32-0,4%

Кремний (Si) - 0,20-0,52

Марганец (Mn) – 0,4-0,90

Фосфор (P) - не более 0,04

Сера (S) - не более 0,045

Назначение - корпуса и обоймы турбомашин, станины прокатных станов, бабы

паровых молотов, задвижки, вилки, кронштейны и другие детали, работающие под

действием средних статических и динамических нагрузок. Сталь применяют в

улучшенном состоянии и после поверхностного упрочнения ТВЧ..

Технологические свойства:

Свариваемость - ограниченно свариваемая.

Склонность к отпускной способности - не склонна;

Флокеночувствительность - не чувствительна.

Механические свойства:

Предел кратковременной прочности σв= 500 МПа

Предел текучести σт = 280 МПа.

Ударная вязкость - 48 кДж/см2

Относительное сужение – 25 %

Относительное удлинение – 15 %

Физические свойства:

Коэффициент теплопроводности – 53 В/(м*К)

Плотность материала – 7600 кг/м.куб.

Удельная теплоемкость материала – 470 Дж/(кг·град)

Удельное электросопротивления – 172 Ом*м

Линейная усадка 2,2 %.

2 Анализ технологичности отливки

Технологичной называют такую конструкцию изделия или со-

ставных ее элементов (деталей, узлов, механизмов), которая

обеспечивает заданные эксплуатационные свойства продукции и

позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими

затратами. Технологичная конструкция характеризуется просто-

той компоновки, совершенством форм. Конструкция отливки должна обеспечить

удобство извлечения модели из формы, что достигается наименьшем количеством

разъемов модели, отъемных частей и стержней. При наличии отклонений от

указанных требований должен быть поставлен вопрос о внесении в конструкцию

детали необходимых изменений.

Отливка «Основание» технологична, так как она согласуется с принципом

направленного затвердевания, также обеспечивается удобство извлечения модели

из формы. Отливку получаем литьем в песчано-глинистые сырые формы.

3 Выбор положения отливки в форме.

Основной задачей при выборе положения отливки во время заливки, заключается в

получении наиболее ответственных ее поверхностей без литейных дефектов.

Отливка "Основание" может изготавливаться разными способами.

Отливка может быть расположена вертикально с применения стержней (рис.1-б) и

горизонтальное расположение с применением стержней (рис.1-а). При

вертикальном расположении усложняется технология формовки, что является

недостатком этого варианта изготовления. Выбираем вариант с горизонтальным

расположением отливки в форме, так как выбранное положение должно обеспечить

возможность проверки размеров полости формы при сборке, а также надежное

крепление стержней и такое расположение благоприятствует питанию их металлом

верхних прибылей, а также позволяет сократить расход формовочной смеси из-за

уменьшения высоты формы, так как данное расположение обеспечивает малую

высоту формы.

а) горизонтальное расположение б) вертикальное

расположение

Выбрано положение а, так как оно наиболее технологично и рационально.

4 Выбор разъёма модели и формы

Поверхность соприкосновения верхней и нижней полуформ называется поверхностью

разъема формы. Она необходима для извлечения модели из уплотненной

формовочной смеси и установки стержней в форму.

Поверхность разъема может быть плоской и фасонной.

Выбор разъема формы определяет конструкцию и разъемы модели, необходимость

применения стержней, величину формовочных уклонов, размер опок и т.д. При

неправильном выборе поверхности разъема возможно искажение конфигурации

отливки, неоправданное усложнение формовки, сборки.

Особенность разъема формы у отливки «Основание»:

- поверхность разъема формы и модели плоская, что наиболее рационально с

точки зрения изготовления модельного комплекта;

- модель отливки не имеет отъемных частей;

- такое расположение обеспечивает простоту выемки модели из формы;

- форма и модель имеют одну поверхность разъема - плоскую горизонтальную,

удобную для изготовления и сборки формы;

5 Припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, определение

количества стержней, их границ и знаков.

5.1 Припуски на механическую обработку

Припуски на механическую обработку даются на всех обрабатываемых поверхностях

отливки. Величина припуска зависит от положения поверхности при отливке,

способа формовки и чистоты обработки поверхности, а также от величины отливки

и самой обрабатываемой поверхности.

При машинной формовке ввиду большей точности литья припуски на обработку

даются меньшие, чем при ручной формовке. Наибольшие припуски

предусматриваются для поверхностей, которые при заливке обращены вверх, так

как они больше всего засоряются неметаллическими включениями.

Требования по точности отливки для всех сплавов регламентируется по ГОСТ

26645-85.

Таблица 5.1 Припуски на механическую обработку.

5.2 Формовочные уклоны

Формовочными называют уклоны, которые придаются рабочим поверхностям литейных

моделей для обеспечения свободного извлечения их из форм или освобождения

стержневых ящиков от стержней без разрушения в том случае, если конструкция

детали не предусматривает конструктивные уклоны. Величина уклона зависит от

высоты стенки, материала модели и от способа формовки.

5.3 Определение количества стержней, их границ и знаков.

Литейными стержнями называют элементы литейной формы, изготавливаемые

отдельно от полуформ по специальной (как правило) оснастке и предназначенные

для получения в отливке отверстий и полостей, которые не могут быть получены

от модели. Стержни, как правило, ставят в форму после сушки, чтобы увеличить

их прочность и уменьшить газотворность.

Предварительно необходимо определить возможность выполнения отверстий в

процессе получения отливки и тех частей отливки, которые не могут быть

получены с помощью модели. Число стержней, служащих для оформления полости

отливки, её отдельных элементов и элементов литниковой системы, определяю с

учетом серийности выпуска отливок.

Точность фиксации стержня в форме обеспечивается размерами

и конфигурацией его знаковых частей, которые назначают по

ГОСТ 3212-92 с учетом размеров стержня, способа формовки и

его положения в форме.

Первый стержень (вертикальный):

Формовка «по - сухому»

Высота стержня 98 мм, диаметр стержня сверху D =141 мм и диаметр стержня

снизу 102 мм

Высота знака равна hн = 35 мм, hв = 35 мм

Формовочные уклоны на знаковой поверхности: a = 10°, b = 15°

Значения зазоров S1 и S2 : S1 = 0,6 мм, S2 = 0,6 мм, S3=0,9

Второй стержень (горизонтальный):

Длина стержня L = 30 мм, диаметр стержня – 100 мм

Длина знака равна = 35 мм

Формовочные уклоны на знаковой поверхности: a = 6°, b = 8°

Значения зазоров: S1 = 0,4 мм, S2 = 0,4 мм, S3 = 0.6 мм

6 Технологические расчёты

6.1 Расчёт прибылей

Расчет прибылей (метод Пржибыла)

На данной отливке устанавливаем две прибыли - закрытые

6.2 Расчёт литниково-питающей системы

6.2.1 Расчёт времени заливки литейной формы

Расчёт металлоёмкости формы:

G = 1.2 · n · (Gотл + Gприб1 + Gприб2)

(6.5)

где Gотл=10,33 кг, масса отливки;

n = 2 шт., количество отливок в форме.

Получаем:

G = 1.2 · 1 · (10,33 + 0,4 + 8,28) = 45,62 кг

Время заполнения

(6.6)

где S=1,6 , коэффициент, учитывающий толщину стенок отливки;

δ = 30 мм, толщина стенки отливки, мм.

Получаем:

Определяем скорость подъёма уровня металла в форме по формуле:

(6.7)

где Нотл=98 мм, высота отливки;

τ= 17,764 с, время заливки.

Получаем:

6.2.2 Выбор типа литниковой системы и определение ее элементов

В соответствии с принятой горизонтальной схемой формовки принимаем подвод

металла в форму по разъёму формы.

Такой подвод металла обеспечивает заполнение нижней части отливки сверху, а

верхней части отливки снизу. Данная литниковая система удобна при выполнении

её в форме.

Литниковую систему проектируем из воронки, стояка, шлаковика, зумпфа и 4 – х

питателей.

6.2.3 Расчёт коэффициента расхода

(6.8)

где Σξi – местные сопротивления литниковой системы.

Местные сопротивления состоят из следующих составляющих

1) Потери из-за углов поворота. Принимаем угол поворота между стояком и

шлакоуловителем 90 º, а также между шлакоуловителем и питателями по

90º получаем, что ξпот 1.1•1+1,1·4=5,5 (учитываем один шлакоуловитель

и 4 питателя).

2) Резкие изменения сечений каналов. Учитывая соотношение для мелких и

средних стальных отливок имеем:

∑Fпит: Fшл: Fc=1.4:1.2:1 - расширяющаяся литниково - питающая система

Отсюда получаем, что при каждом изменении сечения соотношение площадей

элементов литниковой системы меняется примерно 0,8 .

Получаем ξпот=0.15·5 (т.к. происходит 5 изменений сечений)

3) Потери на трение о стенки канала

ξпот = λ,·L/D,

(6.9)

где L – длина канала (Lшл=0.36 м; Lпит=0.04)

D – гидравлический диаметр.

Определяем гидравлический диаметр в шлакоуловителе:

(6.10)

где Re=1000 - коэффициент Рейнольдса;

h=0.15 м, высота стояка;

ρж=7200 кг/м³ – плотность жидкого металла.;

ν=0,006/ρж=0,000000 8333– кинематическая вязкость;

θ = (1-(r/R)^2)=0.0002

Получаем по формуле (6.10):

Определим гидравлический диаметр в питателях:

(6.11)

Получаем по формуле (6.9):

Рассчитываем коэффициент потерь на трение λ ( он зависит от режима

течения расплава) :

λ = 64/ Re=64/1000=0.064

Для шлакоуловителя потери о стенки составляю

(6.12)

Получаем по формуле (6.10):

Для питателя потери о стенки составляют:

(6.13)

Получаем по формуле (6.11):

6.2.4 Расчёт минимального сечения элемента литниковой системы

Для стальных отливок характерна расширяющаяся литниковая система, то есть

ΣFст < ΣFшл < ΣFпит или Fmin = ΣFcт

(6.14)

где G=45,62 кг, масса металла, заливаемого в форму;

τ=17,76 с, продолжительность заливки;

μ=0.335 - коэффициент расхода;

ρ=0.0072 кг/см³, плотность заливаемого металла;

g=980 см/с² ускорение свободного падения;

Нр – средний металлостатический напор металла в форме, см.

Расчётный металлостатический напор зависит от положения отливки в форме и её

размера и определяется по формуле:

(6.15)

где Нс=15 см, высота стояка от места подвода металла в форму;

р=5 см, высота отливки от места подвода металла в форму.

H0=9,8 см, высота отливки

По формуле (6.15) получаем:

Получаем по формуле (6.14):

6.2.5 Расчёт минимальной длины шлакоуловителя, определение интервала размеров

и вида, удаляемых включений

Определяем скорость всплывания шлаковой частицы:

(6.16)

где g =9.8 м²/с, ускорение свободного падения;

ρм=7200 кг/м³, плотность жидкого металла;

ρш=2500 кг/м³, плотность шлаковой частицы;

d=0,0025 м, диаметр шлаковой частицы, м;

с=1, коэффициент, зависящий от коэффициента Рейнольдса.

Получаем по формуле (6.12):

Определяем длину шлакоуловителя до первого питателя.

Время всплытия частички неметаллического включения:

(6.17)

где h=0.024 м, высота шлакоуловителя;

ω=0.145 м²/с, скорость всплытия шлаковой частицы.

Время течения жидкого металла в шлак:

(6.18)

где Lш – длина шлакоуловителя до первого питателя;

V – скорость течения жидкого металла.

В первом приближении можно принять:

(6.19)

Из уравнения (6.15) имеем:

Lш/V≈ h/ω

Учитывая, что

(6.20)

где μ=0.335 коэффициент расхода;

g=9.81 м/с² ускорение свободного падения;

Н=0.15 м, высота стояка.

Получаем:

(6.21)

Отсюда имеем:

6.2.6 Определение геометрических размеров элементов литниковой системы

Для мелких стальных отливок рекомендуется соотношение:

∑Fпит: Fшл: Fc=1,4:1.2:1 (6.22)

Выбираем незамкнутую литниковую систему и рассчитываем размеры:

а) Питатели

ΣFпит=1,4·6,5 см²=9,1

Fпит=10,89 /4 =2,27

Форма сечения питателей – трапеция

а = 25 мм; b = 20 мм; h = 10 мм

б)Шлакоуловитель

Fшл = 1,2· ΣFпит=1.2 · 6,5 =7,8 см²

Форма сечения шлакоуловителя – трапеция

а = 36 мм; b = 29 мм; h = 24 мм

в)Стояк

Площадь сечения стояка в нижней части:

Fс.н. = ΣFпит = 6,5 см²

Определяем диаметр стояка в нижней части:

Принимаем диаметр стояка в верхней части, т.е. в месте соединения с

литниковой чашей равным 35 мм. [5]

6.3 Расчёт времени затвердевания и охлаждения отливки

Время охлаждения отливки складывается из 3-х этапов:

τ1 – время снятия теплоты перегрева, с;

τ2 – отвод скрытой теплоты кристаллизации, с;

τ3 – время охлаждения до Твыб, с.

6.3.1 Время снятия теплоты перегрева

, (6.23)

где G=45,62 кг, масса отливки;

С1=690 Дж/(кг·К) , теплоёмкость сплава в твёрдом состоянии;

Тпер=1550 ºС, температура перегрева;

Тлик=1500 ºС, температура ликвидус;

То=20 ºС, температура окружающей среды;

F=0,534 м², площадь поверхности отливки контактирующей с

литейной формой;

(6.24)

β – коэффициент теплоотдачи, Вт/К.

где λ=1.04 Вт/м·К, коэффициент теплопроводности материала

формы;

δ=0.075 м, средняя толщина стенки формы

Используя формулу (6.23) получаем

По формуле (6.23) определяем время снятия теплоты перегрева:

6.3.2 Отвод скрытой теплоты кристаллизации

(6.25)

где Сэф – эффективная теплоёмкость, Дж/(кг·К);

Тсол=1450 ºС, температура солидус.

, (6.26)

где L=268000 Дж/кг, удельная теплота кристаллизации.

По формуле (6.26) получаем:

Определяем по формуле (6.25) время отвода скрытой теплоты кристаллизации:

6.3.3 Время охлаждения до температуры выбивки.

, (6.27)

где С2=840 Дж/(кг·К), теплоёмкость сплава в жидком состоянии;

Тв=500 ºС, температура выбивки отливки.

По формуле (6.27) получаем:

6.3.4 Общее время затвердевания и охлаждения.

τобщ = τ1 + τ2 + τ3 = 138+179+3077=3400 с = 56 мин

6.4 Расчёт нагружения литейной формы

На литейную форму действуют силы:

1) Сила со стороны жидкого металла;

2) Сила Архимеда на стержень (действует только на горизонтальные стержни)

Условие для определения веса груза:

Fт > Fме·К,

(6.30)

где Fт – сила тяжести, Н;

Fме – сила, действующая со стороны жидкого металла, Н;

К=1,3 ...1,5, коэффициент запаса (принимаем К=1,4).

Определяем силу, действующую со стороны жидкого металла:

(6.31)

где ρ=7200 кг/м³, плотность жидкого металла;

g=9, 81 м/с², ускорение свободного падения;

h=0, 032 м, расстояние от крайней верхней точки отливки до

верха опоки;

Fп – площадь внутренней поверхности литейной формы

спроецированной на плоскость разъёма (с учётом литниковой

системы), м².

Находим Fп по следующей формуле:

Fп = Fотл+Fпит+Fшлак,

(6.32)

где Fотл, Fпит, Fшлак – площади внутренней поверхности

отливки, питателей и шлакоуловителя, спроецированных

на плоскость разъёма, м².

Получаем:

По формуле (6.21) получаем:

Находим силу тяжести Fт по формуле:

Fт=(mоп+mф.с.)·g ,

(6.33)

где mоп=27,5 кг, масса опоки;

mф.с. – масса формовочной смеси.

Находим массу формовочной смеси по формуле:

mф.с.= ρф.с.·(Воп·Lоп·Hоп – mотл/ρме) ,

(6.34)

где ρф.с = 1650 кг/м³ , плотность формовочной смеси;

Воп = 0,5 м, ширина опоки в свету;

Lоп = 0,4 м, длина опоки в свету;

Hоп= 0,15 м, высота верхней опоки;

mотл =45,62 кг, металлоёмкость формы;

ρме = 7600 кг/м³, плотность сплава в твёрдом состоянии.

По формуле (6.23) получаем:

mф.с = 1650·(0,5·0,4·0,15-45,62/7600)=39,6 кг

По формуле (6.23) получаем

Fт=(27,5+39,6)·9,8=671 Н

Условие (6.24) для определения веса груза выполняется:

Fт > Fме·К или 671>152,5

Форму нагружать не надо.

6.4 Расчёт нижней полуформы на прочность

Необходимо проверить нижнюю полуформу на прочность, потому что имеется

вероятность разрушения формы массой верхней полуформы и груза.

Условие прочности нижней полуформы: σ < 0.25 кгс/см² (6.35)

Определяем σ по формуле:

(6.36)

где G=67,1 кг, масса верхней полуформы;

mгр = 0 кг, масса груза (нет нагружения формы);

F = 0,2 м², площадь опоки в свету;

n = 2 шт., количество отливок в форме;

fотл - площадь сечения отливки по разъёму формы;

fл.с. - площадь элементов литниковой системы.

По формуле (6.30 )определяем σ:

σ = 432 кгс/м² = 0.0432 кгс/см²

Исходя из условия (6.27) следует, что прочность нижней полуформы

обеспечена.[4]

7 Выбор опок для изготовления литейной формы

Литейная форма состоит из 3-х опок (размеры в свету по ГОСТ 2133-75):

-верхняя 500×400×150мм (27,5 кг);

-нижняя 500×400×150мм (27,5 кг).

Материал опок – чугун; категория опок (по массе) – ручные (все < 60 кг); по

положению при заливке опок – горизонтальное.

Средний размер опок в свету (L+B)/2=(500+400)/2=450 мм

Габаритные размеры модели с литниковой системой составляют L×B×H=360×360×234мм.

Минимальные внутренние размеры опок получаются, если к габаритным размерами

модели с литниковой системой прибавить некоторые расстояния a, b, c.

Расстояние а (от тела отливки или модели до края опок) для мелких опок

составляет 30-50 мм (принимаем 40 мм).

Расстояние b (от модели до нижней плоскости) для мелких опок составляет

40-60 мм (принимаем 50мм).

Расстояние с (от модели до верхней плоскости формы) для мелких опок

составляет 40-60 мм (принимаем 50 мм). [5]

Крепление опок на штырь.

Стандартные элементы опок:

Втулки для чугунных опок по ГОСТ 15019-69:

Штыри для чугунных опок по ГОСТ 20122-74: .

8 Расчёт шихты и выбор плавильного агрегата

8.1 Расчёт шихты

Принимаем массу металлозавалки М = 800 кг.

Записываем средний состав данной марки стали 25Л и вычисляем среднее

содержание элементов.

Таблица 8.1 Среднее содержание элементов в сплаве.

Угар элементов при плавке в индукционной тигельной печи с кислой футеровкой

составляет: Сугар – 5 %, Siугар – 7 %, Mnугар – 7 %

Рассчитаем сколько надо ввести в шихту каждого элемента с учётом угара:

Таблица 8.2 Состав шихты и химический состав компонентов шихты.

Расчётные данные заносим в таблицу:

Таблица 8.3 Расчётная таблица

Исходя из таблицы видно, что углерода не хватает 0.379 – 0.36= 0.019 %

или на одну металлозавалку 800 кг не хватает 0.019 · 800/100 = 0.152 кг.

Недостаток углерода восполним введением карбюризатора – электродной

графитовой стружки.

1 кг карбюризатора содержит 0,95-0,98 кг углерода, тогда с учётом угара

равного 18 % при введении электродной графитовой стружки в отливку попадёт

0,779-0,804 кг углерода.

Тогда в шихту надо ввести карбюризатора 0.152/0.0.855 = 0.177 кг

на 800 кг или в пересчёте на 100 кг 0.177·100/800 = 0.022 кг.

Из таблицы видно, что кремния тоже не хватает 0.387-0.27=0.117 % или на одну

металлозавалку 800 кг не хватает 0.177·800/100=0.937 кг.

Недостаток кремния восполним введением ферросилиция ФС45.

1 кг ферросилиция ФС45 содержит 0,41-0,47 кг Si, тогда с учётом его угара,

равного 8%, при введении ФС45 в отливку попадёт 0,38-0,43 Si.

Тогда в шихту надо ввести ФС45 0.937 /0,38=2.465 кг на 800 кг

или в пересчёте на 100 кг 2,465 ·100/800=0.308 кг

Из таблицы видно что марганца хватает, 0,669-0,65=0,049 % или на одну

металлозавалку 800 кг не хватает 0,049 •800/100=0,391

Тогда в шихту надо ввести ФМн75 0,391/0,64= 0,612 кг на 800 кг

или в пересчёте на 100 кг 0,612 •800/100=0,076 кг

На основании расчёта шихты для сплава 25Л, выплавляемого в индукционной

тигельной печи с основной футеровкой методом подбора можно

написать следующий состав шихты:

Стальной лом (25Л) 320

Возврат 480___

Итого 800+0.177+2.465+0.612

8.2 Выбор плавильного агрегата

Для плавки стали 35Л применяем индукционную тигельную печь типа ИСТ-

2,5/1,0С4 с основной футеровкой.

8.2.1 Характеристика печи ИСТ-1/1,6С6

Номинальная ёмкость, т__________________________________________1

Номинальная мощность печного трансформатора, кВ·А_______________400

Мощность, потребляемая установкой, кВт__________________________3700

Частота тока, Гц__________________________________________________50

Номинальное напряжение, В:

питающей сети_____________________________________6000 или 10000

контурной цепи (индуктора)__________________________________495

Расчётная температура перегрева металла, ºС________________________1400

Производительность по плавлению и перегреву до 1400 ºС, т/ч__________0.6

Расход электроэнергии на плавление и перегрев до 1400 ºС, кВт·ч/т______630

Время плавления и перегрева до 1400 ºС, ч___________________________1.7

Мощность, потребляемая при выдержке металла при 1400 ºС , кВт______55

Расход воды на охлаждение, м³/ч __________________________________4.15

Общая масса электропечи с расплавленным металлом, т_______________6

Общая площадь, занимаемая установкой, м²_________________________50

8.2.2 Футеровка печи

Для плавки стали в индукционной тигельной печи применяем основную футеровку.

Характеристика футеровки:

Массовая доля составляющих:

1.Наполнительная смесь:

Магнезит – 70 %;

Хромомагнезит – 20 %;

Шамот( Al2O3+SiO2+CaO) – до 10 %;

2.Связующие:

бура –3-4%:

жидкое стекло–2-3%

9 Обоснованный выбор способа формовки и технологии изготовления стержней

Способ изготовления формы определяется реальными производственными

возможностями цеха, а также серийностью отливок. Выбор способа изготовления

зависит от нескольких показателей, такие, как габариты отливки и характер

производства.

Литейные формы изготавливают вручную, на формовочных машинах,

полуавтоматических и автоматических линиях.

Так как данная отливка имеет вес менее 500 кг, то отливку будем заливать по-

сырому. Заливка по-сырому является более технологичной, так как отпадает

необходимость в сушке форм, что значительно ускоряет технологический процесс.

В условиях серийного производства (серийность 5000 шт.) целесообразно

использовать машинную формовку.

В условиях серийного производства стержни изготавливаем машинным способом в

металлическом стержневом ящике

При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает

точность размеров отливки, резко повышается производительность труда,

облегчается труд рабочего и улучшается санитарно-гигиенические условия в цех,

уменьшатся количество бракованных отливок.

10 Выбор составов формовочных и стержневых смесей

10.1 Состав формовочной смеси

а) Облицовочная смесь:

Состав смеси:

- кварцевый песок 1К1О201 ГОСТ 2138-91 (40-50%);

- пылевидный кварц (10%);

- отработанная смесь (80-40%);

- глина БС1Т1 ГОСТ 28177-89 (3-6.5%);

- древесные опилки (10-12%).

Основные свойства:

- газопроницаемость (70-100 ед.);

- влажность (3.5-4.5 %);

- прочность при сжатии во влажном состоянии (0.3-0.5 МПа).

б) Наполнительная смесь:

- кварцевый песок 2К20202ГОСТ 2138-91 (5.05-50%);

- отработанная смесь (80-40%);

- глина БС2Т2 ГОСТ 28177-89 (4-9%);

- сульфидная барда (до 0,5 %).

Основные свойства:

- газопроницаемость (100 ед.);

- влажность (5-7 %);

- прочность при сжатии во влажном состоянии (0.3-0.5 МПа).

10.2 Состав стержневой смеси

Стержни относятся к 4 классу

Состав стержневой смеси:

-кварцевый песок 1К1О2016 ГОСТ 2138-91 (93-55%);

-глина БС2Т1 (7.5-5%);

-отработанная смесь (40%)

-сульфидная барда (2-3%)

-опилки древесные (0.2%)

Основные свойства:

-газопроницаемость (70 ед.);

-влажность (4.5-5.5 %);

-прочность при сжатии во влажном состоянии (0.15-0.25 МПа).

-прочность при сжатии в сухом состоянии (2-3 МПа).

10.3 Состав противопригарной краски

В качестве противопригарной краски выбираем краску марки СТ.

Состав краски марки СТ для форм и стержней стальных отливок:

-пылевидный кварц(72%);

-бентонит (1.65 %);

-мылонафт (1.25%);

-вода (18 %);

-пектиновый клей (7.1 %);

Свойства:

-плотность (1.4-1.5 г/см³).

В процессе окраски стержней или форм необходимо регулярно перемешивать

краску, чтобы не было осаждения составляющих[1]

11 Описание технологических цепочек изготовления формы и стержней

Изготовление формы

Уплотнение формы производим пескомётом. Основным рабочим органом пескомета

является метательная головка. Формовочная смесь через отверстие в торцовой

стенке кожуха подается внутрь головки песко­мета. Вал с ротором и

метательной лопаткой вращается (1450 об/мин). Метательная лопатка

захватывает порцию формо­вочной смеси (пакеты) и с большой скоростью (до

16—30 м/с) выбрасывает эти пакеты через окно практически непрерывной струей.

Падая в опоку, пакеты формовочной смеси ударяются о мо­дель и модельную

плиту, уплотняются за счет кинетической энер­гии удара. Для обеспечения

требуемого уплотнения формовочной смеси необходимо метательную головку

равномерно перемещать над опокой, что требует определенных навыков рабочего.

В отличие от встряхивающих и прессовых формовочных машин пескомет выполняет

сразу две операции: подачу формовочной смеси в опоку и ее уплотнение.

Пескомет является высокопроиз­водительной машиной.

Изготовление стержня

Для данного случая применяем изготовление стержней по ящикам. Ящики

применяются металлические или деревянные в зависимости от серийности

производства. Производство серийное – ящик выбираем металлический.

Технологические операции изготовления стержня:

-Засыпка стержневой смеси в ящик с помощью пескомётной машины и её уплотнение.

-Укладка сушильной плиты.

-Поворот ящика с плитой на 180 и снятие ящика со стержня.

-Отделка стержня и отправка его в сушило

Режим сушки:

Связующее - глина

Температура сушки - 300-350

Продолжительность сушки составляет 1-2 ч.

-Извлечение из сушила – стержень готов.[1]

12 Режим термической обработки и описание структуры до и после термообработки

При охлаж­дении стальные отливки имеют крупнозернистую структуру, обладающую

невысокими прочностными свойствами. Для измель­чения структуры и снятия

усадочных напряжений стальные от­ливки отжигают. После отжига увеличиваются

предел прочности при растяжении, относительное удлинение и ударная вязкость

стали. Температура отжига должна быть выше точки Ас3 на 30—50° С.

Выдержка отливок при температуре отжига должна быть та­кой, чтобы обеспечить

равномерный прогрев отливок по сечению. Для тонкостенных отливок

продолжительность нагрева ~1 ч, для более крупных толстостенных 4—6 ч. При

выдержке отливок в печи более оптимальной структура вновь может укрупняться.

Отливки после отжига охлаждают с печью.

13 Возможные виды брака и меры их предупреждения

1. Усадочные раковины и пористость.

2. Газовые раковины и пористость.

3. Трещины горячие и холодные.

4. Пригар.

Газовая пористость. Тонкие раковины или поры в металле, которые вызваны

поглощенными газами с последующим их выделением в процессе затвердевания

металла.

Газовые раковины. Раковины в шве или отливке, которые образованы газом,

выделяющимся из расплавленного металла во время затвердевания. Газовые раковины

могут встречаться индивидуально или скоплениями в затвердевающем металле. Меры

предупреждения - повышение температуры заливки, понижать газотворность и

повышать газопроницаемость форм и стержней..

Холодные трещины. Трещины в холодном или почти холодном литом металле,

образующиеся благодаря чрезмерным внутренним напряжениям, вызванным усадкой.

Часто возникают, когда форма слишком жесткая или отливка имеет неподходящую

конструкцию. Меры предупреждения – понижать разницу в температурах различных

частей отливки.

Горячие трещины - заметный разрыв стенок отливки по границам зерен металла.

Поверхность излома окисленная. Меры предупреждения – увеличивать податливость

форм и стержней, понижать температуру заливки.

Пригар - смесь песка и литого металла, налипшая на поверхность отливки.

Меры предупреждения – понижать температуру и продолжительность заливки.

Усадочная раковина – открытая или закрытая полость в теле отливки с

литниковой системы и достаточное питание отливки в процессе питания[1].

14 Список использованных источников

1 Титов Н. Д., Степанов Ю. А. Технология литейного производства: Учебник

для машиностроительных техникумов. 2-е изд. перераб. – М.; Машиностроение,

1978. – 432 с., ил.

2 Лекции по дисциплине “материаловедение и ТММ” Преподаватель –

Комарова Т.В.

3 Стальное литье справочник. / Под ред. Н.П. Дубинина. - М: Машгиз, 1961. –

890с.

4 Лекции по дисциплине “Технология литейного производства.” Преподаватель

– Янбаев Р.М.

5 Методическая разработка к практическим занятиям по теории литейных

процессов для студентов 110400 «Литейное производство чёрных и цветных

металлов». Ч. 1, / НГТУ; Сост. М.И. Рощин, А.Н. Грачёв, Н. Новгород, 2001, 27

с.

6 «Теория литейных процессов»: Метод. указания к лабораторным работам для

студентов специальности 110400 «Литейное производство чёрных и цветных

металлов» / НГТУ; Сост. М.И. Рощин, А.Н. Грачёв, Н. Новгород, 2001, 38 с.

7 Материалы в машиностроении. Выбор и применение: в 5 т. ; Под ред. И,В.

Кудрявцева, Е.П. Могилевского – М.: Машиностроение, 1967. - Т. 2. – 496с

8 Основные методы расчёта шихты для плавки стальных сплавов: Методические

указания к практическим и лабораторным занятиям, курсовому и дипломному

проектированию / НГТУ; Сост.: В.И.Фокин, Л.А.Орлова. Н.Новгород, 1997, 65с.

9 ГОСТ 2133-75. Опоки литейные. Классификация и основные размеры.

10 ГОСТ 1412-85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки.

11. ГОСТ 15015-69. Втулки центрирующие и направляющие для литейных опок.

Конструкция и размеры.

12 ГОСТ 20123-74. Штыри направляющие для модельных плит.

Конструкция и размеры.

13 ГОСТ 20122-74. Штыри центрирующие для модельных плит.

Конструкция и размеры.

14 ГОСТ 3226-93. Глины формовочные огнеупорные. Общие технические условия.

15 ГОСТ 2138-91. Пески формовочные. Общие технические условия.

16 ГОСТ 3212-92. Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые

знаки, допуски размеров.

17 ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы

и припуски на механическую обработку.