1.8 Определение поверхности разъема формы

    Разъем  формы представляет собой поверхность, по которой соединяются части литейной формы. Он необходим для извлечения модели, установки стержней, и удаления полученной отливки.

       Число поверхностей разъемов – одна плоская, горизонтальная поверхность разъёма, это необходимо для упрощения конструкции формы и повышения геометрической точности отливки. Вся отливка располагается в одной нижней половине формы для предотвращения искажения геометрии отливки, вызываемого смещением полуформ при сборке. Поверхность разъема располагаться в плоскости максимального габаритного размера отливки, что обеспечивает свободное извлечение модели из формы. Выбранный разъем обеспечивает удобство набивки формы, сборки, надежность установки стержней, удобство контроля размеров элементов формы. В форме располагается один стержень (в нижней полуформе). Общая высота формы составляет – 1200 мм. [Приложение 1].

1.9 Определение припусков на механическую обработку

       Размеры отливки отличаются от размеров детали на величину припусков на механическую обработку. Припуск на обработку – это толщина слоя металла, удаляемая с поверхности отливки при ее обработке в целях обеспечения заданных размеров и качества детали.

    Припуски  на механическую обработку назначаются по ГОСТ 26645-85 в зависимости от класса точности и ряда припусков на механическую обработку. [Приложение 1].

    1.10 Определение количества стержней и размеров их знаков

    Стержень  представляет собой элемент литейной формы, служащий для образования внутренней полости формы. В форме располагается один стержень с габаритными размерами – 1000 x 538 x 717 мм, массой – 101 кг.

    Конструкция стержня обеспечивает удобное его изготовление, транспортировку и свободную установку в форму. Стержень занимает в форме точно фиксированное положение, благодаря верхним лапкам стержня.

    Высота  знака – 60 мм, с уклоном – 6°

    С целью повышения конструктивной прочности и жесткости стержня необходимо установить комбинированный каркас. [Приложение 1]

    1.11 Сборка и заливка форм

    Сборка  форм – важная технологическая операция, в значительной мере определяющая геометрическую правильность и точность размеров отливки.

    Полости форм и стержни обдувают воздухом для удаления пыли. Точное спаривание опок обеспечивают при помощи тщательно  обработанных стальных штырей и центрирующих отверстий в приливах опок; в чугунных опоках в этих отверстиях запрессованы стальные втулки.

    Для того чтобы при заливке не произошел  подъем верхней опоки статическим  давлением металла, ее скрепляют  с нижней опокой при помощи скоб и других приспособлений.

    Заливку форм производят на конвейерах с помощью заливочных устройств. [Приложение 2].

 

Глава 2 Расчёт и проектирование литниковой системы

 

    Литниковая  система – система каналов  и устройств для подвода в  определённом месте жидкого металла  в полость литейной формы, отделения  неметаллических включений и  обеспечения питания отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать качественное заполнение литейной формы за оптимальное время. Принимаем горизонтальную литниковую систему с центробежными шлакоуловителями. [Приложение 1].

    2.1 Расчёт основных элементов ЛПС

 

     2.2 Определение температуры расплава при заливке в форму

    Для обеспечения хорошей заполняемости  формы и получения качественных отливок необходимо выдерживать  определённую температуру заливаемого  расплава, которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера отливки.

    Рекомендуемая температура заливки форм для  СЧ 20 – 1320 – 1380 °С.

    2.3 Продолжительность охлаждения отливки в форме

    Регламентирование времени охлаждения отливок в  формах диктуется необходимостью обеспечения полного затвердевания расплава, исключения образования некоторых усадочных дефектов, получения требуемой структуры металла отливок.

    В зависимости от массы отливки  время охлаждения отливки в форме–2ч.

    2.4 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,

    где F_Т – сила тяжести, Н;

    F_ме – 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:

    F_ме=ρ·g·h·F_п;

    где ρ=7100 кг/м³, плотность жидкого металла;

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

    h=0, 02 м, расстояние от крайней верхней точки отливки до верха опоки;

    F_п – площадь внутренней поверхности литейной формы, спроецированной на плоскость разъёма, м².

    F_П=F_ОТЛ=0,3 м²;

    F_Ме=ρ·g·h·F_п=7100·9,81·0,02·0,3=418 Н.

    Находим силу тяжести Fт по формуле:

    F_Т=(m_ОП+m_Ф.С.)·g ,

    где m_ОП=250 кг, масса опоки;

    m_Ф.С. – масса формовочной смеси.

    Находим массу формовочной смеси по формуле:

    m_Ф.С.= ρ_Ф.С.·(В_ОП·L_ОП·H_ОП – m_Ме/ρ_Ме) ,

    где ρ_Ф.С. = 1650 кг/м³, плотность формовочной смеси;

    В_ОП =1,2 м, ширина опоки в свету;

    L_ОП = 1,2 м, длина опоки в свету;

    H_ОП = 0,15 м, высота верхней опоки;

    m_Ме =665 кг, металлоёмкость формы;

    ρ_Ме = 7100  кг/м³, плотность сплава в твёрдом состоянии.

    По  формулам получаем:

    m_Ф.С. = 1650·(1,2·1,2·0,4 - 665/7100) = 796 кг;

    F_Т=(250 + 796)·9,81 = 10261 Н

    Условие  для  определения веса груза выполняется:

    F_Т > F_Ме·К или 10261>585

    Форму нагружать не надо.

 

Глава 3 Модельно-литейная оснастка

 

    Модельным комплектом называется оснастка и все  приспособления необходимые для  образования при формовке рабочей  полости литейной формы. В комплект модельной оснастки входят модели и стержневые ящики, подмодельные и подопочные плиты,  сушильные плиты для стержней, кондукторы для заточки (калибровки) стержней, очистки их от заусенцев, шаблоны для контроля качества стержней и сборки форм.

    3.1 Проектирования металлических моделей

    Основой при проектировании модельного комплекта  является чертеж отливки (детали) с нанесенной технологией. Модельные плиты состоят из основной плиты-носителя и сменной плиты-вставки с моделью.

       Металлическая оснастка имеет большую точность и долговечность. Оснастка из чугуна (СЧ20) прочная, хорошо обрабатывается, обладает высокой износостойкостью и относительно экономична, кроме того, из чугуна отливают плиты подмодельные. Металлические модели просты и обладают необходимой прочностью и жесткостью. Конструкции усиленны ребрами, расположенными по внутренней нерабочей поверхности модели. Нижняя часть модели фиксируются с подмодельной плитой с помощью контрольных штифтов. Крепление модели к подмодельной плите осуществляется с помощью центрального болта. Необходимо использовать нестандартную специальную плиту для монтажа на ней модели, которая требует глубокой врезки в тело плиты. [Приложение 4, 5].

 

     3.2 Проектирования стержневых ящиков

    Стержневой  ящик – это формообразующее изделие, имеющее рабочую полость, для получения в ней литейного стержня с необходимыми размерами.

    Отъемные  части стержневого ящика центрируются при спаривании с помощью штырей и втулок. Точность спаривания элементов ящика достигается конструктивными особенностями штырей и втулок. Половинки стержневого ящика после спаривания фиксируют в закрытом состоянии с помощью шарнирного болта и гайки-барашка. Для транспортировки, удобства закрепления на плитах, перемещения и безопасности в работе, стержневые ящики оснащены рым-болтами. [Приложение 3]

 

Глава 4 Финишные операции

 

    К числу финишных операций относят  выбивку, очистку, обрубку, зачистку отливок, термическую обработку, контроль и  исправление дефектов.

    4.1 Выбивка и обрубка отливок

    В механизированных цехах применяют  специальное оборудование, комплексное  механизированные и автоматизированные установки для выбивки отливок  и удаления стержней.

    Для удаления стержней из отливок и очистки  их от остатков отработанной формовочной смеси применяют электрогидравлические установки и гидравлические камеры.

    После выбивки отливку обрубают, т.е. удаляют литниковую систему, прибыли, выпоры, заливы металла, которые образуются по месту разъема полуформ и около стержневых знаков. Литники отбивают молотком сразу после выбивки; прибыли на остальных отливках удаляют газокислородными резаками. Для обрубки используются ленточные и дисковые пилы и различные прессы.

    После выбивки все отливки зачищают для удаления остатков прибылей, литников и мелких заливов. Зачистку производят пневматическими зубилами, шарошками, шлифовальными кругами и другими способами.

    Для удаления пригоревшей смеси и  улучшения качества поверхности  отливки очищают , дробеметным, гидропескоструйным или электрохимическим способами.

    Дробеметная очистка состоит в бомбардировке  поверхности очищаемой отливки  потоком дроби, выбрасываемой дробеметным  аппаратом. При этом достигается  достаточно высокая чистота поверхности  и происходит поверхностное упрочнение (наклеп) металла отливки.

    4.2 Термическая обработка отливок

    Процесс термической обработки отливок  заключается в их нагреве и  охлаждении при определенном режиме. Термическая обработка литых  деталей способствует улучшению  структуры, повышению механических свойств сплавов, устранению коробления отливок за счет уменьшения внутренних напряжений.

    Чугун подвергают отжигу, нормализации, закалке  и отпуску, а также некоторым видам химико-термической обработки (азотированию, алитированию, хромированию).

    Режим термической обработки отливок из СЧ 20: 

    Низкотемпературный  отжиг;

1. Температура нагрева – 550 °С;
2. Скорость нагрева – 100-150 °С/ч;
3. Выдержка – 2-4 ч;
4. Охлаждение медленное 10-50° С/ч вместе с печью. Выдержка зависит от толщины стенки. Применяют для снятия внутренних напряжений в отливках.

    4.3 Контроль качества отливок

    Нарушение технологии — главная причина  возникновения дефектов в отливках. Причиной возникновения дефектов может  быть также неудовлетворительное качество применяемых для литья исходных материалов, неисправность кокильной оснастки и оборудования, погрешности в технологическом процессе и т. п.