Разработка технологического процесса изготовления отливки

Министерство  общего и профессионального образования  РФ «Уральский Федеральный Университет  имени первого президента России Б.Н. Ельцина»

Кафедра « Электронное машиностроение» 
 
 

                РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ИЗГОТОВЛЕНИЯ  ОТЛИВКИ.

Курсовая работа.

Пояснительная записка.

МВ 38022 КУ                                34                                     ПЗ

     Номер  специальности              Вариант задания             Вид документа 
 
 

      Руководитель        В.Н.Гулин 

Студент        И.А.Великодонов  
 
 
 
 
 
 

Каменск – Уральский

2011

Содержание:

Введение………………………………………………………..………3

1. Характеристика материала детали………………………………....4

2. Эскиз детали и технологичность конструкции…………………....7

3. Выбор способа формовки и ее разновидности……………………8

4. Выбор положения отливки в форме и плоскости разъема модели и формы………………………………………………………….……11

5.Припуски на механическую обработку и технологические припуски отливки…………………………………………………….12

6. Выбор стержней…………………………........................................13

7. Формовочные уклоны…………………………………….……….14

8. Прибыли, выпоры………………………………………….………15

9. Конструкция и расчет литниковой системы……………….…….16

10. Эскиз литейной формы в сборе………………………………….20

Заключение………………….……………………………….………..23

Библиографический список………………………….………………….……..….24

 
 
 
 
 
 

Введение.

  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 мм, 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.).

  Для изготовления отливок применяют  множество способов литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и др. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами [1, с.120]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Характеристика  материала детали.

    К основным свойствам металлов и сплавов  относятся механические, физические, химические, технологические и эксплуатационные.

Механические  свойства.

Основные  из них - прочность, пластичность, твердость и ударная вязкость.

    Прочность - это способность твердого тела сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузках. Прочность определяют с помощью специальных механических испытаний образцов, изготовленных из исследуемого материала.

    Прочность при статических нагрузках оценивается  временным сопротивлением σ_в и пределом текучести σ_т; σ_в- это условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца; σ_т- напряжение, при котором начинается пластическое течение металла.

Прочность при динамических нагрузках оценивают  по ударной вязкости, Дж/м²

КС = А/F, где А- работа, затраченная на разрушение образца, Дж; F-площадь образца в месте надреза, м².

    Пластичность  – это способность материала получать остаточное изменеие формы и размера без разрушения. Пластичность характеризуется относительным удлинением δ при разрыве ,%:

δ = (l-l₀)100/ l, где l-длина образца после разрыва, мм; l₀-первоначальная длина образца, мм.

    Твердость – способность материала сопротивляться внедрению в него другого, не получающего остаточных деформаций, тела. Значение твердости и ее размерность для одного и того же материала зависят от применяемого метода измерения. Значения твердости, определенные различными методами, пересчитывают по таблицам и эмпирическим формулам. Например, твердость по Бриннелю (НВ, МПа) определяют из отношения нагрузки Р, приложенной к шарику, к площади поверхности полученного отпечатка шарика F_отп.

    Наиболее  важные литейные свойства сплавов : жидкотекучесть, усадка, склонность к образованию трещин, склонность к поглощению газов и образованию газовых раковин и пористости в отливках и др.

    Жидкотекучесть – это способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки.

    Жидкотекучесть  литейных сплавов зависит от температурного интервала кристаллизации, вязкости и поверхностного натяжения расплава, температуры заливки и формы, свойств литейной формы и тд.

    Усадка  – свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в литейную форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают линейную и объемную усадку, выражаемую в относительных единицах.

    В отливках в результате неравномерного затвердевания тонких и толстых  частей и торможения усадки формой при охлаждении возникают внутренние напряжения. Эти напряжения тем выше, чем меньше податливость формы и  стержней. Если величина внутренних напряжений превзойдет предел прочности литейного сплава в данном участке отливки, то в теле ее образуются горячие или холодные трещины. Если литейный сплав имеет достаточную прочность и пластичность и способен противостоять действию возникающих напряжений, искажается форма отливки.

    В жидких металлах и сплавах растворимость  газов с увеличением температуры  повышается. При избыточном содержании газов они выделяются из расплава в виде газовых пузырей, которые  могут всплыть на поверхность  или остаться в отливке, образуя газовые раковины, пористость  или неметаллические включения, снижающие механические свойства и герметичность отливок[1, с.8].

    Для данной детали «Фланец» используется материал –сталь марки

    .

      Чугун сочетает в себе высокие литейные свойства, достаточную прочность, а также относительную дешевизну. Он обладает удовлетворительной износостойкостью вследствие смазывающего действия графита и повышенным внутренним трением. Жидкотекучесть чугуна зависит главным образом от химического состава и температуры заливки. Химический состав определен ГОСТами и его варьирование весьма ограничено. Поэтому определяющим фактором жидкотекучести является температура перегрева чугуна перед разливкой. Повышение температуры перегрева повышает жидкотекучесть чугунов. Для чугуна рекомендуемая температура заливки составляет =1360…1400 ^°C. Хорошая жидкотекучесть чугуна и его способность к образованию малой усадочной раковины позволяют получать из них качественные отливки сложной формы даже при малой толщине стенки [2]. 
 
 

Механические  свойства.

1. предел прочности       σ_в =120-250Мпа
2. относительное удлинение      δ = 0,2÷0,5 %
3. твердость                  НВ 140-283

 

Литейные  свойства.

   1. линейная усадка                  ε_лин =1.0%

   2. коэффициент линейного

   расширения (при t от 20-200^°С)         α=8,0·10⁶град^-1

   3. удельная теплоемкость(при t от 20-200^°С)            С =460 Дж

   4. теплопроводность(при 20^°С)               λ =60 Вт [2] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Эскиз детали и технологичность  конструкции.

    Данную  деталь можно отнести к третьей группе сложности, которая имеет цилиндрическую форму. Внешнее очертание и конструкция простые, что обеспечивает изготовление модели в форму с одним плоским разъемом. Деталь имеет два отверстия  Ø 40 М6, одно отверстие Ø 128 отверстия H6. Отверстия Ø 40 достаточно малы, это усложняет технологический процесс, поэтому их не выполняем в отливке. Отверстие Ø 128 H6 выполняем с помощью стержня. Конструкция отливки отличается от конструкции готовой детали: в отливке отсутствуют фаски, 2 отверстия Ø 40 отверстия M6. Выше перечисленные элементы получаются последующей механической обработкой отливки. Такие конструкционные изменения позволяют упростить изготовление формы.

    Для обеспечения нормальных условий  заливки формы назначим наименьшую толщину стенок отливки по формуле:

, где L - наибольший габаритный размер детали.

 мм

    Данная  деталь имеет минимальную толщину  стенок 16 мм, 16 мм > 6,62 мм. Отсюда следует, что толщина стенок обеспечивает нормальные условия заливки формы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Выбор способа формовки и ее разновидности.

    Основные  операции изготовления форм (формовки): уплотнение формовочной смеси для получения точного отпечатка модели в форме и придание форме достаточной прочности; устройство вентиляционных каналов для вывода газов из полости формы, образующихся при заливке; извлечение модели из формы; отделка и сборка форм. По степени механизации различают формовку: ручную и машинную.

    Ручную формовку применяют для получения одной или нескольких отливок в условиях опытного производства, при изготовлении крупных отливок. На практике используют различные приемы ручной формовки.

    Формовка  в парных опоках по разъемной модели наиболее распространена. Формовку шаблонами применяют в единичном производстве для получения отливок, имеющих конфигурацию тел вращения. Формовку в кессонах применяют при изготовлении крупных отливок массой до 200 т. Формовку в стержнях применяют в массовом и крупносерийном производствах при изготовлении отливок сложной конфигурации. Формовку с использованием жидкостекольных смесей применяют при изготовлении отливок массой до 40 т.

    Машинную  формовку применяют для производства отливок в массовом и серийном производстве. Она обеспечивает высокую геометрическую точность полости формы по сравнению с ручной формовкой, повышает производительность труда, исключает трудоемкие ручные операции, сокращает цикл изготовления отливок.

    В условиях единичного производства нецелесообразно  использование механических видов формовки т.к. это экономически не выгодно. Очень хорошо зарекомендовала себя ручная формовка, как самый экономичный вид формовки и достаточно производительный в условиях единичного производства. Для отливки данной детали, целесообразно использовать ручную формовку в опоках.

      Формовочная смесь - это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм. Формовочные смеси по характеру использования разделяют на облицовочные, наполнительные и единые. Формовочные смеси должны иметь высокую огнеупорность, достаточную      прочность      и      газопроницаемость,      пластичность, податливость.    

      Стержневая  смесь – это многокомпонентная  смесь формовочных материалов,  соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней. Стержни при заливке расплавленного металла испытывают значительные тепловые и механические воздействия по сравнению с формой, поэтому стержневые смеси должны иметь более высокую огнеупорность, газопроницаемость, податливость, малую газоотводную способность, легко выбиваться из отливок [1, с.134].                             

      Используем  облицовочную и наполнительную смеси  для формовки по-сырому. Состав облицовочной смеси в таблицах 1.