Разработка модели технологического процесса получения ребристых труб и ее апробация - Технология - Скачать бесплатно
припуска на механическую
обработку за счет увеличения размеров отливки;
на необрабатываемых поверхностях отливки, несопрягаемые по контуру с
другими деталями, за счет увеличения и уменьшения размеров отливки;
на необрабатываемых поверхностях отливки, сопрягаемых по контуру с
другими деталями, за счет увеличения или уменьшения размеров отливки в
зависимости от поверхности сопряжения.
Для данной отливки на обрабатываемых поверхностях уклоны выполнены
поверх припуска на механическую обработку за счет увеличения размеров
отливки. На необрабатываемых поверхностях отливки уклоны выполняются также
за счет увеличения размеров отливки.
7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И КОНСТРУКЦИИ ОПОК
При выборе размеров опок следует учитывать, что использование чрезмерно
больших опок влечет за собой увеличение затрат труда на уплотнение
формовочной смеси, нецелесообразный расход смеси, а использование очень
маленьких опок может вызвать брак отливок вследствии продавливания металлом
низа формы, ухода металла по разъему и.т.п.
Для изготовления данной отливки сконструированы и изготовлены ручные
сварные опоки следующих размеров: длина - 1000 мм, ширина - 250 мм, высота
- 200 мм. Для уменьшения расхода смеси и обеспечения необходимого
гидростатического напора металла применяются наращалки высотой 100 мм.
8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЛИТНИКОВО-ПИТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
Литниково-питающая система - это система каналов для подвода жидкого
металла в полость литейной формы, отделения неметаллических включений и
обеспечения подпитки отливки при затвердевании [29].
Литниковую систему подводим по разъему формы. Условия заполнения формы
металлом за определенное время (опт.
[pic],
(2-1)
где k - поправочный коэффициент (1.8(2.0);
( - средняя или преобладающая толщина отливки, мм;
G - масса отливки, кг;
[pic] сек.
Литниковая система сужающаяся. Площадь сечения в самом узком месте =
площади питателя.
[pic]
(2-2)
где ( - коэффициент заполнения, ( = 0.5;
Hср - расчетный напор, см;
( - плотность отливки, ( = 7700 кг/м3;
g - ускорение свободного падения g = 9.8 м/с2;
[pic],
(2-3)
где Hст = hоп+hнар = 85+45 = 130 мм;
hо - высота отливки в верхней полуформе 59 мм;
[pic] мм = 12.26 см.
[pic] см2.
Расчет стояка и шлакоуловителя производим из соотношения:
Fп:Fш:Fст = 1:1.1:1.5
соответственно сечения будут
Fп = 5 см2
Fш = 5.5 см2
Fст = 7.5 см2
т.к. питание отливки мы производим 2 питателями следовательно Fп = 2.5
см2.
Окончательно принимаем площади сечений и по таблицам находим
геометрические размеры:
Fп = 5 см2; а = 16 мм; в = 13 мм; h = 16мм;
Fш = 5.5 см2; а = 24 мм; в = 20 мм; h = 26мм;
Fст = 7.5 см2; dст = 30.9 мм
Для заливки металла используют нормализованные воронки (рис.2-7),
размеры которых выбирают в зависимости от диаметра стояка и с учетом
обеспечения нормальной заливки формы.
[pic]
Dв = 30.9(3 = 90 мм.
Hв = 90 мм.
Рис.2-7.
т.к. данная отливка делается из чугуна, а прибыли на чугунные отливки
не ставятся (т.к. у чугуна усадка самая минимальная), значит я прибыли на
данную отливку не проектирую.
9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСПЛАВА ПРИ ЗАЛИВКЕ В ФОРМУ
Для обеспечения хорошей заполняемости формы и получения качественных
отливок необходимо выдерживать определенную температуру заливаемого
расплава, которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера отливки
[29].
Температура металла необходимая для заливки форм при получении данной
отливки составляет при выпуске и индукционной печи 1410 (С - 1420 (С, при
заливке в форму 1330 (С.
10 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВОК В ФОРМЕ
Регламентирование времени охлаждения отливок в формах диктуется
необходимостью обеспечения полного затвердевания расплава, исключения
образования некоторых усадочных дефектов, получения требуемой структуры
металла отливок. Последнее весьма важно для чугунов, структура которых в
большой степени зависит от скорости кристаллизации.
Расчет времени затвердевания отливки в форме произведен с помощью
программы FOUNDRY (автор Дубовой В.В.)
Исходные данные формы:
Tф (°C) = 20
bф (ккал) = 17
Исходные данные материала:
C1 (ккал/кг) = 0.120
C1’(ккал/кг) = 0.200
Y1 (кг/м3) = 7000
p1 (ккал/кг) = 64
Tзал (°C) = 1420
Tлик (°C) = 1200
Tсол (°C) = 1150
Tкр (°C) = Ѕ Tлик+Tсол = 1175
Толщина стенки отливки (мм) (=20
Расчет ведем базируясь на [29].
Время отвода теплоты перегрева [33]:
[pic],
(2-3)
где [pic] мм
t2 = 1.18 мин.
Время затвердевания отливки [33]:
[pic] ,
(2-4)
t3 = 2.97 мин.
Средняя скорость затвердевания отливки [33]:
[pic] мм/мин,
(2-5)
Время охлаждения отливки [33]:
[pic] ,
(2-6)
t4 = 13.92 мин.
Общее время отливки в форме [33]:
tв = t1 + t2 + t3 + t4 = 18.07 мин.
Однако по эмпирической формуле [pic] [29] ,
где К - коэффициент, зависящий от конфигурации отливки и толщины ее
стенки;
G - масса отливки, т.,
время выдержки составляет 4.97 ч., что более соответствует реальности,
следовательно расчеты приведенные в [33] неверны.
11 ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВЫЕ СМЕСИ
При производстве данной отливки для изготовления
форм и стержней использовались смеси следующего состава и следующими
свойствами (таблицы 2-1,2-2) [37,29].
Таблица 2-1
Формовочная смесь для фомовки по сырому (способ формовки ручная)
|Массовая доля |Характеристика смеси |Характеристики |
|компонентов в смеси, % | |получаемых отливок |
|облицовочно|единой | | | | | | | |
|й | | | | | | | | |
|Обо|Св|Кам|Обо|Св|Кам|Содержа|Зерно|Влажно|Газопр|Прочно|Масс|Толщин|
|рот|еж|енн|рот|еж|енн|ние |вая |сть, %|оницае|сть на|а, |а |
|ная|ие|оуг|ная|ие|оуг|глинист|групп| |мость,|сжатие|кг |стенки|
|сме|ма|оль|сме|ма|оль|ой |а | |единиц|во | |, мм |
|сь |те|ный|сь |те|ный|составл|песка| |ы |влажно| | |
| |ри|пор| |ри|пор|яющей, | | | |м | | |
| |ал|ошо| |ал|ошо|% | | | |состоя| | |
| |ы |к | |ы |к | | | | |нии, | | |
| | | | | | | | | | |кПа | | |
|75-|22|3-4|94.|5-|0.7|7-10 |016А |4.0-5.|40-60 |29-49 |20-2|<10 |
|45 |-5| |3-9|7 | | | |5 | | |00 | |
| |1 | |2.3| | | | | | | | | |
Таблица 2-2
Стержневая смесь (способ формовки ручная)
|Назнач|Состав, % |
|ение и| |
|област|Песок|Глина|Опилки |Креп|Прочность, |Газопроницае|Влажность,|
|ь |016А |формо|древесн|ител|105 Па |мость, ед. |% |
|примен| |вочна|ые |ь СБ| | | |
|ения | |я | | | | | |
| | | | |Свер|По-сыр|По-су|По-сы|По-су| |
| | | | |х |ому |хому |рому |хому | |
| | | | |100%| | | | | |
|Для |80.0-|4.0 -|15.0 |6.0 |0.13 -|3.5 -|80 |100 |3.2 - 3.6 |
|средни|81.0 |5.0 | | |0.15 |4.5 | | | |
|х и | | | | | | | | | |
|мелких| | | | | | | | | |
|стержн| | | | | | | | | |
|ей | | | | | | | | | |
|(ручна| | | | | | | | | |
|я | | | | | | | | | |
|формов| | | | | | | | | |
|ка) | | | | | | | | | |
12 ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВКИ
При проектировании технологии изготовления трубы ребристой для
повышения производительности и качества графической части использовался
САПР конструктора Auto CAD 12, также для расчета литейных припусков на
механическую обработку бал применен пакет прикладных авторских программ
написанных на параметрическом языке GI (см. приложение).
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС РУЧНОЙ ФОРМОВКИ
1 ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РУЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РУЧНОЙ ФОРМОВКЕ
Технологический процесс ручного изготовления литейных форм
характеризуется рядом специфических операций. Наиболее важными являются
операции заполнения формовочной смесью опоки и уплотнения смеси. Уплотнение
смеси должно быть проведено равномерно по всему ее объему. Правильно
изготовленная литейная форма должна сохранять свои размеры и конфигурацию,
а в процессе заливки расплавленным металлом не затруднять выхода пара и
газов и легко разрушаться после охлаждения отливок [27].
2 ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ
Технологический процесс ручного изготовления опытной партии отливки
теплообменника “Труба ребристая” имеет ряд технологических особенностей и
включает в себя следующие операции.
Рис.3-1. Модель верха на подмодельной плите
На подмодельной плите устанавливается модель верха с элементами
литниково-питающей системы: выпор, стояк, шлакоуловитель (рис.3-1). По
первому варианту технологии для получения отливки был предусмотрен один
выпор на дальнем фланце отливки (рис.2-2, а), что привело к типичному виду
брака , который будет рассмотрен далее. Во втором варианте на отливке
располагаются выпора на двух фланцах (рис.2-2, б), что обеспечивает
подпитку кристаллизующейся отливки. После установки модели верха на
подмодельной плите, она натирается керосино-графитовой смазкой и
припудривается пылевидным графитом для предотвращения прилипаемости смеси к
поверхности модели. После этого производится нанесение на поверхность
модели облицовочного слоя смеси и набивка полуформы верха.
Необходимость формовки в первую очередь опоки верха вызвана тем, что
опока верха должна иметь более высокие прочностные характеристики, чем
опока низа для предотвращения выпадения смеси из межреберного пространства
формы при ее кантовке после удаления модели. Следовательно, для достижения
этого необходимо хорошее уплотнение формовочной смеси в опоке. Достичь
этого возможно только на подмодельной плите. Таким образом исключается
деформация полуформы низа при формовке опоки верха. Характерной
технологической особенностью является простановка отъемных
пенополистироловых частей по всей протяженности отливки в вершинах ребер
(рис.2-3).
Рис.3-2. Опока верха
После окончания формовки опоки верха, на нее устанавливаются наращалки.
Наращалки служат для увеличения гидростатического напора металла при
заливке формы (рис.3-2). По окончании изготовления наращалок поверхность
опоки накалывается душником, удаляются элементы ЛПС (выпор, стояк),
снимаются наращалки и опока кантуется.
Рис.3-3. Установка модели низа
Рис.3-4. Устройство для протяжки модели
Следующая технологическая операция включает в себя изготовление опоки
низа. На перевернутую опоку верха с помощью шипов устанавливается модель
низа (шипы дают точность сборки модели верха и низа) и модели питателей
(рис.3-3). Модель смазывается керосино-графитовой смазкой, припыляется
графитом. На формовочную смесь опоки низа наносится разделительный слой.
На опоку верха с помощью направляющих и центрирующих штырей устанавливается
опока низа, на модель наносится облицовочный слой и осуществляется формовка
опоки низа. По завершении формовки опоки разбираются и из них извлекаются
модели низа и верха.
Извлечение модели имеет характерную особенность. Успешное извлечение
модели можно осуществить только при помощи протяжного шаблона и резьбового
протяжного устройства (рис.3-4). Извлечение модели без таких приспособлений
вело к обрыву смеси в межреберных участках, засорам формы или к полному ее
разрушению. Перед наложением шаблона и извлечением модели, она слегка
расталкивается в поперечном направлении.
Рис.3-5. Установка стержня в форме
В полуформе верха после извлечения модели в вершине каждого ребра
накалываются вентиляционные каналы с внутренней стороны формы насквозь.
После установки полуформы низа на заливочный плац, ее продувают, производят
визуальный контроль и устанавливают стержень (рис.3-5). Затем производится
продувка полуформы верха, ее контроль и сборка полуформ. Сборка полуформ
производится по штырям (рис.2-3). Разъем формы промазывается глиной для
предотвращения течи металла по разъему формы. После вырезания в наращалках
заливочной воронки на стояке и подпитывающих воронок на выпорах, они
устанавливаются на форму (рис.2-3). Крепление полуформы низа с полуформой
верха производится с помощью струбцин.
2 ПОДГОТОВКА ЛИТЕЙНОЙ ОСНАСТКИ
Правильная подготовка литейной оснастки способствует увеличению
производительности, облегчает труд и повышает качество литейных форм. При
подготовке проверяют исправность модельных плит, осматривают модели.
Модели со смещением половинок по шипам более нормы, с плохим креплением
подъемов, а также модели покоробленные, с трещинами, забитыми углами,
вмятинами к использованию непригодны.
Перед работой модель и модельные плиты очищают от пыли, формовочной
смеси, протирают керосином или смесью керосина с графитом. Проверяют
комплектность оснастки и модели, наличие формовочного инструмента, стояков
для вывода газов, шлакоуловителей.
Перед формовкой тщательно проверяют исправность опок, в них не должно
быть остатков формовочной смеси и сплесков металла.
3 УПЛОТНЕНИЕ СМЕСИ В ОПОКЕ
При ручной формовке по моделям заполнение опоки смесью проводят в два
этапа. Сначала на модель наносят слой облицовочной смеси, уплотняя ее
вокруг модели вручную, после чего опоку заполняют наполнительной смесью.
Заполнение и уплотнение должно производиться отдельными слоями толщиной 50-
75 см, но не более 150 см каждый. Толщина слоя облицовочной смеси в
уплотненном состоянии для данной отливки составляет 10-20 мм.
При уплотнении смеси в опоке всегда следует обращать внимание на то,
чтобы клиновидный конец ручной трамбовки не доходил до модели на 20-30 мм.
В противном случае может быть повреждена поверхность модели, а также
образоваться местное переуплотнение формовочной смеси, приводящее к
возникновению газовых раковин. Уплотнение смеси трамбовкой начинают вдоль
стенок опоки, после чего переходят к уплотнению остального объема опоки. Во
избежание разрушения полуформы при перемещении или кантовании необходимо
тщательно уплотнять смесь в углах опок и вдоль ее стенок. Слои формовочной
смеси внизу опоки, т.е. прилегающие к модельной плите, уплотняют
клиновидным концом трамбовки; верхние слои - плоским. При уплотнении
необходимо обращать внимание на то, чтобы не смещались отъемные
пенополистироловые части модели верха.
Плотность формовочной смеси в верхней полуформе должна быть несколько
меньше, чем в нижней. Это необходимо в связи с тем, что на смесь в нижней
полуформе действует масса отливки. Поэтому смесь в ней должна быть более
прочной, не деформироваться. В верхней полуформе создают условия для
удаления пара и газов. Но для данной отливки плотность формовочной смеси в
верхней полуформе превосходит необходимую плотность формовочной смеси в
нижней полуформе. Это связано с тем, что из-за высокого и тонкого рельефа
модели уплотненная формовочная смесь имеет тенденцию к отрыву и выпадению
из формы, т.е. полуформа разрушается. При таком уплотнении удаление газа и
пара из формы производится через систему вентиляционных каналов.
Накалывание вентиляционных каналов производят металлическими иглами
разной длины и диаметра. На 1 дм площади сырой формы выполняют 3-4 накола.
Кроме того, полость формы, формирующая ребро отливки, накалывается изнутри.
Таким образом нормализуется газовый режим и компенсируется плотная набивка
полуформы верха.
4 ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ
Стержни должны обладать высокой газопроницаемостью, прочностью,
податливостью и выбиваемостью. Эти свойства обеспечиваются выбором стержней
смеси и конструкцией стержня.
Стержень изготавливается в деревянном разъемном стержневом ящике (рис.2-
6). Крепление половинок ящика между собой производится скобами типа
“ласточкин хвост”. Собираются половинки по шипам. Собранный стержневой
ящик устанавливается на специальную подложку, на которой крепится арматура
будущего стержня (рис. 3-6). Набивка стержня производится в вертикальном
положении при помощи специальной набойки, полой внутри. Арматура стержня
также является и газовентиляционным ходом, т.к. она полая и в ее стенках
имеются отверстия, через которые происходит удаление газа из стержня в его
знаковые части.
5 СУШКА СТЕРЖНЕЙ
Сушка стержней необходима для повышения их прочности, газопроницаемости
и уменьшения газотворной способности. Сушка
|
