Курсовая работа
разработка технологического процесса изготовления отливки
Содержание
1. Введение
2. Литье
3. Характеристика материала детали
4. Технология песчано-глинистой формы
5. Изготовление нижней полуфомы
6. Изготовление верхней полуформы
7. Выбор способа формовки
8. Основная характеристика формовочной смеси
9. Основная характеристика стержневой смеси
10. Характеристика песчано-глинистой смеси (стержневой) для отливки зубчатого колеса
11. Эскиз детали и технологичность конструкции
12. Выбор положения отливки в форме и плоскость разъёма модели и формы.
13. Припуски на механическую обработку и технологически припуски отливки.
14. Выбор стержней.
15.Формовочные уклоны
16. Прибыли и выпоры.
17. Требования при конструировании прибылей.
18. Литниковая система.
19. Расчёт литниковой системы.
20. Литниковая система.
Список используемой литературы
1. Введение
Данный курсовой проект включает в себя все элементы литейного производства, начиная с выбора марки материала и заканчивая готовой отливкой, со всеми расчётами припусков для последующей механической обработки детали. Отливка ведётся в песчано-глинистой форме, что является наиболее выгодным в условиях единичного производства. В качестве материала отливки выбрана сталь 40X, как наиболее подходящая по литейным свойствам соответственно, так как конечный продукт производства — «звёздочка», возможны значительные нагрузки и данный материал в соответствии с выбранным способом литья является наиболее приемлемым, как с технологической, так и с экономической точки зрения.
2. Литье
Литье (литейное производство) – один из основных способов изготовления металлических заготовок и деталей. Отливки – продукция литейного производства. Сущность получения отливок заключается в том, что расплавленный и перегретый металл или сплав заливается в заранее приготовленную литейную форму, внутренняя полость которой с максимальной степенью приближения воспроизводит конфигурацию и размеры получаемой отливки. Заполнение литейной формы (полости) расплавом осуществляется через каналы, называемые литниковой системой. Наружные очертания отливки образуются стенками полости формы, а внутренние поверхности и отверстия образуются с помощью специальных вставок в литейные формы, называемых стержнями. При затвердевании в литейной форме металл приобретает (сохраняет) очертания полости литейной формы и стержней.
3. Характеристика материала детали
Для производства отливок используется сплавы черных металлов: высокопрочные, ковкие и другие виды чугунов; углеродистые и легированные стали; сплавы цветных металлов; медные (бронзы и латуни), цинковые, алюминиевые и магниевые сплавы; сплавы тугоплавких материалов: титановые, молибденовые, вольфрамовые и другие.
Литейные сплавы должны обладать высокими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью, малыми усадкой и склонностью к образованию трещин); требуемые физическими и эксплутационными свойствами. Для изготовления стальных отливок используют углеродистые и легированные стали. Механические свойства легированных литейных сталей определяются количеством легирующих элементов. Легирование значительно повышает механические и эксплутационные свойства (жаропрочность, износостойкость, коррозионную стойкость).
Для изготовления детали «звездочка» способом литья используется материал — сталь 40Х ГОСТ 4543-71.
Литейные стали, имеют плохие литейные свойства: пониженную жидкотекучесть, значительную усадку (до 2,5%), что приводит к образованию усадочных раковин и пористости в отливках; стали склонны к образованию трещин.
Механические свойства легированных литейных сталей определяются количеством легирующих элементов:
Таблица 1.
Марка стали
Предел
текучести
Временное
сопротив-
ление
Относительное
удлинение
Относитель-
ное сужение
Ударная
вязкость
МПа
МПа
%
%
кДж/М2
40Х
500
650
12
25
400
Состав стали 40ХЛ по ГОСТ 4543-71:
Массовая доля элементов:
Таблица 2.
С,%
Si,%
Mn,%
Cr,%
0.36 – 0.44
0.17 – 0.37
0.5 – 0.8
0.8 – 1.1
4. Технология песчано-глинистой формы
Большая часть отливок изготавливается в песчано-глинистых формах. Данный способ отличается большой универсальностью. В этих формах можно изготавливать отливки простой и очень сложной конфигурации, массой от нескольких граммов до сотен тонн. В качестве литейных сплавов – чугуны, сталь, цветные сплавы. Это наиболее распространенный способ изготовления крупных отливок сложной формы. Однако точность размеров и качество поверхности получаемых отливок не всегда удовлетворяют требованиям современного производства.
Весь цикл изготовления отливки по данному способу состоит из ряда основных и вспомогательных операций, осуществляемых как параллельно, так и последовательно: изготовление модельного комплекта; приготовление формовочных и стержневых смесей; изготовление стержней и литейной формы; сушка стержней и форм; сборка формы; заливка формы расплавом; затвердевание и охлаждение металла в форме; выбивка отливки из формы; удаление элементов литниковой системы; удаление стержней и очистка поверхностей отливки.--PAGE_BREAK--
5. Изготовление нижней полуфомы
На ровном основании устанавливается модель низа в перевёрнутом положении. Прикладывают модель питателя, устанавливается опока,далее изготовляется формовочная смесь, особенно тщательно в узлах и у стенок опоки. Далее делаются проколы для вывода образующихся газов.
6. Изготовление верхней полуформы
Устанавливается литниковая система:
а) модельстояка;
б) модель прибыли;
в) модель выпора.
Затем в том же порядке устанавливается опока, уплотняется формовочная смесь, делаются проколы.
Когда изготовление верхней и нижней полуформ закончено, изготовляют из голов формы модель. Для этого в модель ввертывают подъём, а затем её слегка расталкивают ударами молотка по подъёму. Извлекают модель не разбивая полуформ. В заключении повреждённые участки заделывают и в целях повышения потребительски качеств, полуформы высушивают.
7. Выбор способа формовки
При использовании песчано-глинистых смесей в процессе формовки выполняют следующие технологические операции:
1) уплотнение смеси, позволяющее получить точный отпечаток модели в форме и придать ей необходимую прочность и другие свойства;
2) устройство в форме вентиляционных каналов, облегчающих выход из полости формы образующихся при заливке расплавов газов.
3) извлечение модели из формы;
4) отделку и сборку формы.
Исходя из характера производства (единичное) выбираем ручную формовку. Следует отметить, что ручная формовка в тяжелом машиностроении оснащена большим количеством вспомогательных механизмов для уплотнения формовочной смеси. Таким образом, в единичном производстве ручная формовка в чистом виде почти не используется. По способу формовки — формовка в опоках.
8. Основная характеристика формовочной смеси
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.
Таблица 3.
Смесь
Масса отливки, кг
Толщина стенки отливки, мм
Свойства смеси
Газопроницаемость, Ст.ед.
Влажность, %
Предел прочности при сжатии, кПа
Единая для формовки по-сырому
До 100
25
90
4
39
9. Основная характеристика стержневой смеси
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 более высокую огнеупорность, газопроницаемость, податливость, малую газотворную способность, легко выбиваться из отливок.
Таблица 4.
Состав смеси, масса %
Зерновой состав песка
Отработанная смесь
Кварцевый песок
Глина
Сульфитная барда
70
16,5
5
0,5
016А
Газопроницаемость — т.е. способность пропускать газы и водяные пары при заливке формы расплавом.
Податливость — способность формовочной смеси несколько уменьшаться под воздействием сжимающих сил, возникающих при усадке металла в процессе его затвердения и дальнейшего охлаждения.
Огнеупорность — свойство формовочной, а также стержневой смеси не оплавляться, не разминаться, не спекаться под воздействием высоких температур, возникающих при литье готовой продукции.
10. Характеристика песчано-глинистой смеси (стержневой) для отливки зубчатого колеса
Таблица 5.
Состав смеси
Зерновая часть, %
Связывающ. мат. и вес зерновой части смеси
Зерновая основа
Влажность
Глиностерж.
Газопроницаемость во
влажном состоянии
Предел прочности
Смеси, %
По весу, %
Кварцевого песка
Глины продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
поверхности,
модельного комплекта
мм
H
148
32’
h1
9,9
2o17’
h2
88
32’
h3
6,5
43'
16. Прибыли и выпоры
Прибыли применяются при изготовлении отливок из стали. Прибыль — специальный технологический прилив к поверхности отливки, затвердевающий позднее самой отливки. В прибыли формируется усадочная раковина, поэтому применение прибылей позволяет получить отливки без усадочных дефектов. Прибыли различают по месту расположения: верхние, боковые; по конфигурации: открытые, закрытые; по способу заливки: проточные, сливные, независимого действия; по способу воздействия на металл, для его перемещения в отливке: гравитационные, газовые, атмосферные; по условию обогрева: обычные, утеплённые, подогревные; по способу отделения от отливок: отрезаемые и отбиваемые. Форма прибылей определяется геометрией питательного теплового узла.
17. Требования при конструировании прибылей
Прибыль должна застывать позже отливки и обеспечивать в течении всего периода затвердевания достаточное питание теплового узла. Прибыль следует размещать по возможности в верхней части отливки с тем, чтобы она выполняла ещё и выпора. Конструкция прибыли должна обеспечивать удобства формовки и удаления её при обработке отливки.
Выпоры предназначены для вывода воздуха и газа из плоскости формы при заливке. Их используют также для уменьшения динамического давления металла на форму.
Выпоры используют для питания отливки жидким металлом в процессе её затвердевания. В выпоре образуется усадочная раковина, при кристаллизации высота выпора равна высоте верхней опоки.
18. Литниковая система
Литниковая система – это система каналов, через которые расплавленный металл подводят в полость формы. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержание шлака и других неметаллических включений, выходов паров и газов из полости формы, непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке.
19. Расчёт литниковой системы
Расчёт является определением размеров основных элементов литниковой системы: питателя, коллектора, стояка.
М=1,3*m,
М — масса отливки с учётом припусков на механообработку и технологических припусков, но без прибылей и выпоров. Для определения массы отливки m определим её объём и умножим на плотность сплава.
m=р*V
р = 7800 кг/м3(плотность легированных конструкционных сталей).
V=V1+V2+V3
V1= *l1*(R12-R22)
V2= *l3*(R22-R32)
V3= *L*(R32-r12)
V= *(l1(R12-R22)+ l3(R22-R32)+ L(R32-r12)=0.0051 м3
m = 7800*0.0051= 39,43кг
M = 1,3*39,43= 51,26кг
Определим:
1) плотность жидкого металла =7800 кг/ м3
2) коэффициент расхода литниковой системы, зная толщину стенки t=64,8 мм ( =0,3)
3) время заполнения формы металлом =19,4 (с)
4) расчётный напор жидкого металла при заливке формы
Нст— высота стояка над питателем, мм;
Hom — общая высота отливки;
h — высота отливки выше места подвода металла (высота отливки над питателями), м.
Нст = 0,1 (м);
Hom = 0,077 (м);
h= 6,2мм = 0,0062(м);
Нр = 0,1(м)
В итоге получаем
Fnum = 385,53мм2
Fпит = 192,7мм2
Соотношение площадей поперечных сечений всех элементов литниковой системы можно принять следующим:
Fпит: Fл.х: Fст=1:1,1:1,2 ;
Где Fл.х. — площадь сечения литникового хода (коллектора или шлакоуловителя).
Fл.х = 192,7*1,1 = 212,04 мм2. .
Fст = 385,53= 520,46мм2.
20. Литниковая система
/>
Рисунок 4. 1-чаша (воронка). 2-стояк.
Список используемой литературы
1) М.Д Харчук, В.И. Черменский, Г.А. Сидоренко. Методические указания к курсовому проекту по разделу «Литейное производство», 1985.-30 с.
2) А.М. Дальский, Н.П. Дубинин, И.А. Артюнова и др. Технология конструкционных материалов: учебник для машиностроительных специальностей вузов, 2-е., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985.–488 с., ил.
3) А.И. Чегаев. Основы прогрессивных технологий: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 1999.-155 с.
4) В.Н. Журавлев, О.И. Николаева. Справочник Машиностроительные детали. — М.: Машиностроение, 1999.-480 с., ил.
5) А.П. Емильянова. Технология литейной формы: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1979.-240 с., ил.