Технология изготовления отливки

      Р - вес формовочной смеси верхней опоки, Н.

Р

3000 + 2127,18 = 5127,18Н

Вес груза Р , Н, определяем по формуле:

Р ,                                      

где          Р - сила с которой расплав поступает на верхнюю полуформу, Н;

Р - вес верхней опоки с формовочной смесью, Н.

Р

Груз не требуется, так как веса верхней опоки достаточно.

1.3.3 Определение высоты наполнительных рамок для опок верха и низа

 

Высота наполнительной рамки определяется по формуле:

h = ,    

где           Н – высота опоки, см;

  V – объем моделей, см ;

       F – площадь опоки, см ;

                       - плотность смеси после прессования, г \ см ,

       - плотность формовочной смеси до прессования, г \ см ,

а) Расчет наполнительной рамки для полуформы низа:

 

h

=

принимаем h = 11см

 

б) Расчет наполнительной рамки для полуформы верха:

 

h

принимаем h

 

 

1.3.4 Продолжительность кристаллизации и охлождения отливки в форме

 

Продолжительность охлаждения отливки в форме, толщина прогрева формы, а также данные для их расчета  представлены в таблицах 1 и 1а.

Расчеты выполнены на ЭВМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Расчет продолжительности затвердевания и охлаждения отливки в форме

Рубцовский Индустриальный институт кафедра Литейного производства                                                 02/05/2012    г. Расчет продолжительности затвердевания  и охлаждения отливки в форме до температуры выбивки.                   Фамилия Гюнтер                         Имя Виктор                                                                        группа ЛП-01                   Отчество Владимирович Удельная теплоемкость жидкого  сплава,   Дж/ (кг*К)   …………………….   879,0 Удельная теплоемкость твердого сплава,   Дж/ (кг*К)   ……………………   690,0 Плотность жидкого сплава,   кг/м3   ………………………………………   7500,0 Плотность твердого сплава   кг/м3   ………………………………………   7850,0 Удельная теплота кристаллизации сплава,   Дж/кг   …………………..   256900,0 Коэфф.   аккумуляции тепла  материалом формы,  Вт*С0.5/ (м2*к)            2000,00 Температура заливки жидкого сплава,   К   ………………………………   1793,0 Температура начала кристаллизации,    К   ………………………………   1753,0 Температура окончания кристаллизации,   К   …………………………...   1733,0 Начальная температура формы,   К   ………………………………………..   293,0 Температура выбивки,                  К   ………………………………………..   773,0 Время заливки,   С        ………………..   8,2 Объем отливки,  м3      .………………   0,0011 Поверхность отливки,   м2   ………….   0,270 _____________________________________________________________________________ Время отвода теплоты перегрева   ……..        9,126 Время затвердевания отливки   ………...      29,041 Время охлаждения затвердевшей отливки..   138,768 _____________________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 а – Определение толщины  перегрева

 

Рубцовский Индустриальный институт кафедра Литейного производства                                        02/05/2012        г. Определение толщины прогрева формы                   Фамилия Гюнтер                         Имя Виктор                                                                        группа ЛП-01                   Отчество Владимирович Конструкционный коэффициент формы   …………….    2,00 Удельная теплоемкость жидкого  сплава,   Дж/ (кг*К)   ……..      879,0 Удельная теплоемкость твердого сплава,   Дж/ (кг*К)   ……..      690,0 Удельная теплоемкость формовочн. смеси, Дж/ (кг*К)  .…….    2200,0 Плотность формовочной смеси,    т/м3   ……………………….   1700,0 Удельная теплота кристаллизации сплава,   Дж/кг   ………   256900,0 Температура заливки жидкого сплава,    К   …………………      1793,0 Температура начала кристаллизации,      К  …………………     1753,0 Начальная температура формы,   К   ………………………….       293,0 Температура выбивки,                  К   ………………………….       773,0 Масса отливки,   кг.                         ………………………………..    12 Активная поверхность охлаждения отливки,   м2   ……….. ……      0,270 _____________________________________________________________________________ Результаты расчета                                     Q2=   8230210,000                              х=        0,051 _____________________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Разработка модельной оснастки

Изготовление модельно-опочной  оснастки – сложный технологический  процесс, который включает в себя множество операций, необходимых для изготовления форм, стержней и приспособлений, применяемых для сборки форм при изготовлении отливок. Она должна обеспечивать высокую геометрическую точность и точность их по массе. Оснастка должна обладать высокими физико-механическими свойствами для длительной ее эксплуатации в процессе производства.

При разработке модельного комплекта учитывали усадку материала, из которого изготовлена отливка. Усадка стали составляет 2,1%. Для изготовления модельных плит и моделей выбрали чугун марки СЧ20. Модельная плита из СЧ20 отвечает заданной жесткости и прочности. Разметку модельных плит необходимо вести от контрольного штифта. Модель и модельную плиту следует соединять с помощью контрольных штифтов для предотвращения смещения.

 

 

1.5 Выбор плавильного агрегата

 

В литейных цехах для  плавки стали применяют мартеновские печи, дуговые и индукционные электропечи. Для выплавки стали 45Л, которая является материалом данной отливки 04.56.127-2 «Вилка нижних тяг» выбираем электродуговые печи емкостью двенадцати тонн модели ДСП - 6Н2. Данные дуговые сталеплавильные печи предназначены для выплавки конструкционных и легированных сталей на  слитки, а также для получения стальных отливок в сталелитейных цехах массового и крупносерийного характера производства.

Ванна электропечей имеет, кислую футеровку. Стенки выполнены наклонными. Кожух печей сварен, из листовой стали, имеет пояс и ребра жесткости.

Наклон печей для  слива металла, а также в противоположную  сторону скачивания шлака через рабочее окно обеспечивается двумя гидроцилиндрами.

Технические характеристики печи ДСП- 12Н2:

Емкость печи                                               12т

Время плавки (25Л, 35Л, 45Л)                   2 часа 30 минут;

Время плавки (45ФЛ)                                 2 часа 30 минут;

Расход воды на охлаждение                       10м /ч;

Расход электроэнергии                              700 – 750кВтч/т;

Установленная мощность                          9000кВт;

Угар и безвозвратные потери                    3 – 4%;

Температура жидкого  металла                  1700ºС;

 

 

1.6 Химический состав сплава

 

             Отливка изготавливается из стали марки 45Л по  ГОСТ 977-88. Химический состав стали 45Л представлен в таблице

 

    Таблица 1 – Химический состав стали 45Л.

 

Марка сплава	Содержание элементов в процентах
	С	Мn	Si	S	Р
45Л	0,42-0,50	0,45-0,90	0,20-0,52	0,060	0,060

 

 

1.7 Расчет состава шихты

 

Расчет шихты для  литья стали марки 45Л будет  производиться методом подбора. При расчете будут учтены материалы, необходимые для получения требуемого химического состава.

Расчет шихты представлен в таблице 2

 

 

1.8 Расчет площади сечения вдувных и вентиляционных отверстий стержневого ящика

 

Стержневой ящик спроектирован на полуавтомате 4509С. Диаметр гильзы определяем по формуле:

где   - масса стержня, кг;

кг;

,

Высоту нижней части  гильзы определяем по формуле:

;

где D – диаметр гильзы, мм;

Высоту верхней части гильзы определяем по формуле:

где D-диаметр гильзы, мм;

Диаметр сечения вдувного клапана определяем по формуле:

где D – диаметр гильзы, мм;

Площадь сечения и  ширина прорезей в гильзе;

а) для верхней части  гильзы:

 

где  - площадь поперечного сечения клапана, ;

где диаметр сечения вдувного клапана, мм;

Принимаем ширину прорези  1,6мм.

б) для нижней части  гильзы:

Принимаем ширину прорези  0,9мм

Диаметр выходного отверстия  посадки:

где D- диаметр гильзы, мм;

Суммарная площадь выходных отверстий:

где  - диаметр выходного отверстия посадки, мм;

 

Суммарная площадь вентиляционных отверстий:

Требуемое усилие прижима  ящика к пескострельной плите:

; МПа;

где Р – давление сжатого  воздуха в сети, МПа;

      максимальная площадь стержневого ящика в плане, ;

;

где n- количество стержней в ящике, шт;

      l- длина стержня, см;

      d- ширина стержня, см;

 

 

1.9 Определение физико-механических свойств формовочной смеси и выбор рецептуры

 

Для изготовления стержней выбираем стержневую смесь, твердеющую в нагреваемых ящиках, что значительно повышает точность отливок и улучшает чистоту поверхности. Кроме того, отпадает необходимость в изготовлении каркасов и в использовании сушильных агрегатов, занимающих большие площади.

Производительность труда  повышается за счет автоматизации всех технологических операций и резного  сокращения цикла получения стержня.

Рекомендуемая рецептура  смеси для изготовления стержней и ее свойства приведены в таблицах 3 и 4

 

 Таблица 3 – Состав стержневой смеси отверждаемой по нагреваемой оснастке

Компоненты	Содержание, %
Песок кварцевый 1К0з02	100
СФ - 430	Сверх 100%
Катализатор металла	Сверх 100%

 Таблица 4 – Свойства стержневой смеси отверждаемой по нагреваемой оснастке

Свойства смеси	Значения
Прочность при растяжении в горячем состоянии, МПа
Через 15ºС	0,24
Через 60ºС	0,58
В холодном состоянии
Через 15ºС	1,23
Через 60ºС	2,03
Температура отвердения	270
Газопроницаемость	120

 

 

Форму изготавливают  из песчано – глинистых материалов: песка, глины, связующих, добавок и бывшей в употреблении смеси.

Песчано – глинистые  смеси получили наибольшее распространение в литейном производстве при изготовлении литейных форм. Требования для стального литья более высокие по огнеупорности, газопроницаемости, поскольку температура заливки стали составляет 1600 - 1650ºС. Поэтому используется более крупнозернистый песок с повышенной огнеупорностью, который способствует повышению газопроницаемости смеси.

Качество литой поверхности  во многом определяет качество и свойства отливок. При улучшении качества поверхности повышается точность отливок, улучшается обрабатываемость, уменьшаются припуски на механическую обработку.

 

 

 

 

 

Таблица 5 – Состав и свойства песчано – глинистой смеси

Смесь	Отработанная    смесь, %	Кварцевый песок, %	Молотая бентонитавая глина	Крахмалит, %	Вода для влажности	Текучесть, %	Газопроницаемость	Предел прочности во влажном состоянии при сжатии
								МПа	кг/м²
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Единая песчанно-глинистая смесь для автоматиче-    ской линии	91,0    -96,3	2,5-5,4	1,2-3,0	0,015-0,05	2,9-3,3	60-72	140    -180	0,16-0,19	1,6-1,9