Технологический процесс производства отливок. Обоснование выбранного технологического процесса изготовления отливки, страница 2

В нашем случае величина линейной усадки для стали 35ХГСЛ принята 15%. Металл при охлаждении и затвердевании отливки усаживается, поэтому модель должна быть больше отливки на величину усадки [7].

Формовочные уклоны – это уклоны на вертикальных стенах отливки для лучшего извлечения модели из формы. Формовочные уклоны на необрабатываемых поверхностях делают за счет увеличения пропуска на механическую обработку. Формовочные уклоны выбраны по ГОСТ3212-80 [6] и для нашей металлической модели равны 1%.

Пропуск на механическую обработку – это слой металла на отливке, удаляемый в процессе обработки. Величина припуска определена по ГОСТ26645-85 [7]. В зависимости от способа литья. Наибольшего габаритного размера отливки и типа сплава, определяем класс точности размеров отливки и ряды припусков. По классу точности и ряди припусков определяем допуск на линейные размеры отливки с учетом номинального размера. По полученному допуску и ряду припусков, определяем величину припуска на механическую обработку. В нашем случае литье в песчано-глинистые формы, сплав-сталь, наибольший размер – 1500мм, класс точности – 10, ряд припусков – 5, допуск на литейные размеры – 3,6мм. Выбираем припуск на механическую обработку, равный в зависимости от номинального размера 7-10мм [5].

2.3. Проектирование и расчет литниковой системы.

Литниковая система – это комплекс каналов. По которым металл поступает в плоскость литейной формы. Литниковая система должна соответствовать следующим требованиям [8]:

- подавать расчетное количество металла, в единицу времени, в плоскость литейной формы;

- обеспечивать главное и безударное поступление металла в форму;

- создавать условия направленного или одновременного затвердевания отливки.

В нашем случае в форме располагается две отливки. Поэтому исходя из расположения отливок в форме. Принимаем следующую конструкцию литниковой системы: стояк круглого сечения – 1шт., литниковая чаша – 1шт., шлаковик – 1шт., питатели-6шт.

Для расчета прибыли необходимо рассчитать количество металла, заливаемого в форму на одну отливку. Черновой вес отливки «Боковина» равен G_чер=280кг. Рассчитываем по формуле:

η_тех= G_чер/(G_чер+ G_лит.с)*100%;

где

G_лит.с – вес литниковой системы, кг.

η_тех=280/(280+110)=58%.

При изготовлении отливки «Боковина», по существующей технологии базового цеха, выход годного составляет 55%. Количество жидкого металла на одну отливку рассчитано по формуле:

G_жид=( G_чер*100%)/58; (2.2.)

где

G_жид – количество жидкого металла, кг;

G_чер – черновой вес отливки, кг.

G_жид=(280*100)/58=482 кг.

Зная черновой вес отливки определяем вес прибыли, который равен 202 кг.

Объем прибыли рассчитан по формуле:

V=m/g (2.3.)

где

V – объем прибыли, м³

m – масса прибыли, г;

g – плотность металла, г/ см³

V=202000/6,9=29275 см³ = 29,2 дм³

Применение прибыли для нашей отливки необходимо, так как материал отливки сталь, а без прибыли невозможно избежать усадочных раковин.

Расчет литниковой системы сводится к определению площадей стояка. Шлаковика и питателей. Для этого определяем оптимальную продолжительность заливки формы по формуле:

Т=Si*(δ*G)^1/3; (2.4.)

где

Т- оптимальное время заливки, с;

δ – усредненная толщина стенки отливки, мм.;

G – количество металла проходящего через литниковую систему, кг;

Si – имперический коэффициент, зависящий от вида сплава. Для стали Si=1,4.

Т=1,4(30*964)^1/3=42,9 с.

Узкое место литниковой системы рассчитано по формуле:

F=G/(μ*T*0,31*(h_cp)); (2.5.)

где

G – количество металла заливаемого в форму, кг;

h_cp – напор металла, см.

h_cp=Но-Р²/2С; (2.6.)

где

Но – начальный напор металла, мм;

Р – высота отливки в верхней полуформе, мм;

С – высота всей отливки, мм.

h_cp= 600-130²/(2*190)=555мм=55см.

F=964/(0,38*42,9*0,31*55^1/3)=22,7 см²;

Принимаем замкнутую литниковую систему и следующие соотношения площадей элементов литниковой ситемы:

F_пит:F_шл:F_ст=1:1,2:1,4

Соответственно площадь шлаковика равна  F_шл=27,24 см². а площадь стояка F_ст=31,7 см². Так как питателей шесть, то площадь одного питателя равна F_пит=3,8 см².

Так же рачет был произведен с помощью ЭВМ (см. приложение).

Продолжительность  выдержки отливок в форме оказывает большое влияние на ее качество. Извлечение отливки из формы при высокой температуре с последующим замедленным охлаждением на воздухе, оказывает существенное влияние на характер внутренних напряжений, возникающих в отливах.

Процесс затвердевания и кристализации разбивается на 4 стадии:

1)  Течение жидкого металла. Время заливки – Т₁.

2)  Охлаждение жидкого металла. Время охлаждения – Т_2.

3)  Затвердевание металла. Время затвердевания – Т₃.

4)  Охлаждение твердого металла. Время охлаждения – Т₄.

Общее время выдержки отливки в форме определяем  методом парабол, который заключается в том, что температурное поле отливки и формы может быть выражено уравнением параболы в n-ой степени, которое выглядит так:

Т₂=(n+1)/n*((X₁*q_ж*С_ж)/В_ф)[((g_теч/Сж)-θ_теч)*((1/θ_кр)-(1/θ_тех))-ln(θ_теч/θ_кр)]; (27)

где

n – показатель степени параболы для стальных отливок n=3÷3,5, принимаем n=3;

X₁ -  половина толщины стенки отливки, X₁=0,015м;

q_ж,С_ж – плотность и удельная теплоемкость жидкого металла. q_ж=7800кг/м³, Сж=840ккол/кг*с;

В_ф – коэффициент теплоаккумуляции формы, Вф=1500;

g_теч – удельная теплота течения.

g_теч=(2n/(1+n))^1/3*F_вф/G*θ_теч*Т^1/2

где

G – вес отливки с литниковой системой и прибылями;

F – площадь отливки, м² ;

θ_теч – избыточная температура заливаемого металла;