8. Обоснование применяемой оснастки

Основную массу фасонных отливок из различных литейных сплавов изготовляют в разовых песчаных формах. Для получения таких форм используют специальную модельно–опочную оснастку, необходимую для получения частей формы, стержней и их сборки. Комплект модельно–опочной оснастки включает: модели и модельные плиты для изготовления по ним частей формы, стержневые ящики для изготовления стержней, вентиляционные плиты для образования вентиляционных каналов в стержнях, плоские и фигурные (драйеры) сушильные плиты для сушки стержней, опоки, приспособления для контроля формы в процессе сборки, а также холодильники, штыри для соединения опок и другой инструмент.

Моделями называют приспособления, предназначенные для получения в литейных формах полостей, конфигурация которых соответствует изготовляемым отливкам.

Для машинной формовки модели монтируют на специальных плитах, которые называют модельными плитами. Для серийного производства данной отливки используем одностороннюю наборную плиту (модель, расположенную только на одной верхней стороне, крепят к плите болтами по ГОСТ 20342-74).

В условиях серийного производства отливок используются металлические модели и плиты. Они имеют следующие преимущества: долговечность, большую точность и более гладкую рабочую поверхность. Их используют при машинной формовке, которая предъявляет определенные требования к конструкции и качеству модельной оснастки. Материалом для модели данной отливки, а также для плиты служит сталь марки Ст 15Л (высокая прочность и износостойкость).

Конструкция модельной плиты (0280-1391/002 ГОСТ 20109-74) зависит главным образом от типа машины, на которой будет изготовляться полуформа, конструкции отливки, получаемой по данному модельному комплекту. Модельная плита по периметру имеет вентиляционные отверстия (венты), необходимые для удаления воздуха при импульсной формовке. Количество вент определяется соотношением , диаметр венты 5-6мм.

Для фиксирования опоки на плите они имеют 2 штыря: центрирующий (0290-2506 ГОСТ 20122-74), который предохраняет опоку от смещений в горизонтальном направлении, и направляющий (0290-2556 ГОСТ 20123-74), предохраняющий опоку от смещений относительно поперечной оси плиты.

Конструкция стержневого ящика зависит от формы и размеров стержня и способа его изготовления. По конструкции стержневые ящики подразделяют на неразъемные (вытряхные) и разъемные.

Выбор направления заполнения ящика смесью зависит, прежде всего, от метода изготовления стержня, а также от установки каркасов и холодильников.

В серийном производстве применяют металлические стержневые ящики. Их делают чаще разъемными с горизонтальным и вертикальным разъемом.

Для изготовления стержней данной отливки применяем пескодувный способ. Для пескодувных машин применяют разъемные стержневые ящики. При заполнении смесью они испытывают избыточное давление воздуха, абразивное действие песчано-воздушной струи, а также усилие поджима ящика к надувному соплу машины, поэтому они должны обладать повышенной жесткостью, прочностью, быть герметичными по плоскости разъема и наддува.

Для производства данной отливки в условиях серийного производства и импульсной формовки применим опоки для автоматических линий. Такие опоки имеют усиленные стенки без вентиляционных отверстий. Особенностью опок для формовки на автоматических линиях является их не взаимозаменяемость, т.е. опоки для низа и верха разные. Опока для низа не имеют втулок для скрепляющих штырей. Вместо втулок опока низа имеет коническое отверстие, в котором закрепляется штырь.

Опока верха имеет центрирующую (0290-1053 ГОСТ 15019-69) и направляющую (0290-1253 ГОСТ 15019-69) втулки.

Для сушки стержней применяем сушильные плиты с ровной опорной поверхностью. Основное требование к ним максимальная жесткость конструкции при минимальной массе. Для выхода газа из стержней в плитах предусмотрена система отверстий.

Для выполнения в стержне вентиляционных каналов применяют вентиляционные плиты. Вентиляционные каналы в стержне всегда должны быть расположены вполне определенно, особенно, если они являются частью общей вентиляционной системы.

Шаблоны предназначены для контроля размеров стержней и форм, предварительной сборки нескольких стержней в один общий узел, проверки установки стержней в форме и так далее.

9. Расчет размеров опок, массы груза

Рис.4. Расстояние между отливкой и отдельными элементами формы

Длина опоки:

Lо = Lм + 2*c + dст , (35)

где Lм – длина модели, Lм = 836мм;

с – расстояние между моделью и стенкой опоки, с = 50мм [10, с.44, табл.5.2];

dст – диаметр стояка, мм.

(36)

Lo = 836 + 2*50 + 53 = 989мм

По ГОСТ 2133-75 длина опоки Lo = 1000мм [9, с.4-5, табл.3].

Ширина опоки:

Bo = Bм + 2*c, (37)

где Bм – ширина модели, Bм = 752мм;

с – расстояние между моделью и стенкой опоки, с = 50мм [10, с.44, табл.5.2];

Bo = 752 + 2*50 = 852мм.

По ГОСТ 2133-75 при длине опоки Lo = 1000мм Bo = 800мм [9, с.4-5, табл.3].

Высота нижней опоки:

Hн.о. = hм.н. + b , (38)

где hм.н. – высота модели низа, hм.н.= 190мм;

b – расстояние между низом модели и низом формы, b = 70мм [10, с.44, табл.5.2].

Hн.о. = 190 + 70 = 260мм.

По ГОСТ 2133-75 высота нижней опоки Нн.о. = 250мм [9, с.6, табл.4].

Высота верхней опоки:

Hв.о. = hм.в. + a, (39)

где hм.в. – высота модели верха, hм.в.= 262мм;

b – расстояние между верхом модели и верхом формы, b = 70мм [10, с.44, табл.5.2].

Hв.о. = 262 + 70 = 332мм.

По ГОСТ 2133-75 высота верхней опоки Hв.о. = 300мм [9, с.6, табл.4].

Подъемная сила, действующая на верхнюю полуформу:

Pф = (Fi*Hi)*ρм + Pст. (40)

где Рст – подъемная сила, действующая на стержень, Рст = 208303.576г.

Fi – горизонтальная проекция поверхности элемента литейной формы, находящегося под давлением столба металла высотой Нi;

Нi – высота столба металла, измеряемая от поверхности Fi, до уровня металла в литниковой воронке;

γм – удельный вес жидкого металла, для стали γм = 7г/см3.

Fi*Hi = {[252*3.14/4 + 162*3.14/4 + 20.5*33 – 11.52*3.14/2 – 102*3.14/2 – 7.52*3.14/2]*25.3 + [(7.52 – 6.52)*3.14]*20.3/2 +[3.14*2.25*32.18 + 3.14*2.25*29.04]*9.8 + 22*.08*27 + [18.2*1.9 + 6.2*1.9]*20.3 + [5*5.5 + 5*5.5 + 3*5.5]*20.3 +[11.5*5.5 + 10*5.5+ 2*3.14*1.52]*34.8}*2 = 46306.084.

Тогда подъемная сила, действующая на верхнюю полуформу равна:

Pф = 46306.084*7 + 208303.576= 532446.164 г.

Масса груза:

Pгр = Pф*K – Qв.п.ф. , (41)

где K – коэффициент запаса, учитывающий явление гидравлического удара при контакте металла с потоком формы,

K=1.3 – 1.5, принимаем K=1.4;

Qв.п.ф. – масса верхней полуформы, г,

Qв.п.ф. = Qв.п. + Qсм.в.о., (42)

Qв.п. – масса металла опоки, т.к. масса опоки мала по сравнению с массой смеси в ней, то Qв.п. = 0;

Qсм.в.о. – масса смеси в верхней полуформе, г,

Qсм.в.о. = (L*B*Hв.о. – Vм.в.)*ρсм, (30) где ρсм – плотность формовочной смеси, ρсм = 1.5 – 1.8г/см3, принимаем ρсм = 1.65 г/см3.

Vм.в. – объем модели верха, см3;

Vм.в. = {(252 + 162)*10.7*3.14/4 + 20.5*33*10.7 + 22*0.8*9 + (7.52 – 6.52)*6.5*3.14/2 + 1450.45 + 1308.92 + (18.2*1.9 + 6.2*1.9)*15.7 + (5*5.5 + 5*5.5 +3*5.5)*15.7 +(11.5*5.5 + 10*5.5 – 2*3.14*1.52)*1.2 + 70.4*12}*2 = 41038.59 см3.

Qв.п.ф. = Qсм.в.о. = (100*80*30 – 41038.59)*1.65 = 328286.33г.

Тогда масса груза:

Pгр = 532446.164*1.4 – 328286.33 = 417138.3г.

10. Выбор формовочных и стержневых смесей

Формовочными материалами называют материалы, применяемые для изготовления литейных форм и стержней.

Формовочные материалы в зависимости от условий их применения должны отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать необходимую прочность смеси в сыром и сухом состояниях;
• предотвращать прилипаемость смеси к модельной оснастке;
• придавать смеси текучесть, необходимую для воспроизведения контуров модели и стержневого ящика;
• обладать низкой газотворной способностью;
• обеспечивать податливость формы или стержня при затвердевании и охлаждении отливки;
• обладать достаточной огнеупорностью и низкой пригораемостью к отливке;
• обеспечивать хорошую выбиваемость формы и стержня;
• обладать низкой стоимостью, быть недефицитными и безвредными для окружающих;
• иметь низкую гигроскопичность;
• быть долговечными.

Формовочные пески являются основными наполнителями формовочных и стержневых смесей. В качестве формовочных в большинстве случаев применяют кварцевые пески, состоящие из зерен кремнезема (Si2O) определенной величины и формы. Широкое применение этих песков объясняется тем, что они в высокой степени соответствуют условиям работы литейной формы.

Формовочные глины применяют в качестве минерального связующего в формовочных и стержневых смесях. Формовочными глинами называют горные породы, состоящие из тонкодисперсных частиц водных алюмосиликатов, обладающих связующей способностью и термохимической устойчивостью и способных обеспечить прочные, не пригорающие к поверхности отливок формовочные смеси. При формовке по-сырому отдается предпочтение бентонитовым глинам.

При изготовлении стержневых смесей добавка формовочной глины не обеспечивает получения надлежащей прочности стержней, поэтому в смеси вводят другие связующие добавки, обладающие более высоким значением удельной прочности. Такие добавки называются связующими материалами или крепителями. Связующие материалы должны обладать следующими требованиями:

• при приготовлении формовочных и стержневых смесей равномерно распределяться по поверхности зерен формовочного песка за определенное время;
• обеспечивать пластичность смеси;
• обеспечивать быстрое высыхание стержня и формы;
• не обладать гигроскопичностью;
• обладать малой газотворной способностью при сушке и заливке расплава в форму;
• обеспечивать податливость формы и стержня;
• не снижать огнеупорность формовочной и стержневой смеси;
• легко разрушаться при выбивке формы;
• быть безвредными для окружающих, дешевыми и недефицитными.

В качестве связующих материалов используем крепители Б-2 и Б-3. Эти крепители рекомендуется применять для стержневых смесей, из которых изготавливают стержни IV класса, к которым относятся стержни для данной отливки. К этому классу относят стержни несложной конфигурации, образующие внутренние обрабатываемые полости в отливках или внутренние необрабатываемые поверхности, к которым не предъявляются высоких требований [2, с.67].

Крепители Б-2 (декстрин, пектиновый клей) и Б-3 (патока, сульфидно-спиртовая барда) обладают многими общими технологическими свойствами, что позволяет заменять эти материалы друг другом при незначительном изменении состава смеси.

Стержневые смеси и стержни на крепителях Б-2 и Б-3 отличаются следующими свойствами:

1. После сушки стержни на крепителях Б-2 имеют достаточно высокую прочность.
2. Прочность сухих и сырых стержней резко увеличивается при добавлении в состав смеси глины.
3. Текучесть смесей умеренная.
4. Температура сушки стержней 160 С - 180 С.
5. Стержни обладают достаточной поверхностной прочностью.
6. Газотворная способность смесей невелика.
7. Стержни для снижения пригораемости подвергают окраске.
8. Выбиваемость стержней удовлетворительная, если в смесях не содержится глины.

Классификация формовочных смесей

Качество и стоимость отливок в значительной степени зависят от правильного выбора состава и технологических свойств формовочной смеси. При выборе состава смеси учитывают:

• род заливаемого металла, сложность и назначение отливки;
• наличие необходимых материалов;
• серийность производства;
• технологию изготовления и сборки форм;
• планируемую себестоимость.

По виду заливаемого металла смеси делятся на 3 группы: для стальных, чугунных и отливок из цветных сплавов. Такое деление обусловлено, прежде всего, температурой заливки металла в форму. Для стали, эта температура составляет 1550 С [11, с.51].

Независимо от рода металла формовочные смеси делятся:

• по характеру использования – на единые, облицовочные и наполнительные;
• по состоянию формы перед заливкой – на смеси для форм, заливаемых в сыром состоянии (формовка по-сырому), и смеси для форм, заливаемых в сухом состоянии (формовка по-сухому).

Если смесь заполняет весь объем формы, то она называется единой. Такие смеси применяют при машинной формовке в цехах серийного и массового производства. Поскольку эти смеси непосредственно воспринимают агрессивное воздействие металла, они должны иметь высокие технологические свойства. Поэтому единые смеси готовят из наиболее огнеупорных и термохимически устойчивых формовочных материалов, которые обеспечивают долговечность смесей.

Применение единых смесей позволяет сократить цикл приготовления формы и тем самым повысить производительность формовочных агрегатов.

Для единых смесей особенно высокие требования предъявляются по газопроницаемости – эти смеси применяются при формовке по-сырому и поэтому обладают высокой газотворной способностью. Отсюда вытекает условие, чтобы требуемая прочность достигалась при минимальном содержании глины, что дает возможность снизить влажность смеси. Поэтому для единых смесей чаще используют бентонитовые глины, имеющие наибольшую связующую способность. В сочетании с добавками крепителей Б-2 и Б-3 бентониты позволяют получить формовочные смеси с влажностью 1.8 – 2.5%. Иногда воду заменяют органическими растворителями (например, этиленгликолем), при этом резко улучшается чистота поверхности и снижается брак отливок.

Формовочные смеси для стального литья

Формовочные смеси для стального литья отличаются от смесей для чугунного литья большей огнеупорностью, так как температура заливки стали превышает 1500 С. Высокая температура заливки способствует увеличению химического и термического пригара, поэтому трудности получения оливок с чистой поверхностью увеличиваются.

Для приготовления формовочных смесей применяют в основном обогащенные и кварцевые пески классов 1К и 2К с содержанием кремнезема не менее 95%. Глинистые пески для изготовления форм стального литья не применяют.

При изготовлении форм для отливки малой массы предпочтительно применяют кварцевые пески зернистостью 016А 02А, что обеспечивает низкую шероховатость поверхностей отливок.

Состав смеси [3, с.121]:

Песок 1К016А - 8%, Оборотная смесь –90%,

Сульфитно-дрожжевая бражка – 1%,

Глина – 1%.

Влажность смеси: 3.5-4.5%.

Стержневые смеси для стального литья

Стержни в процессе заливки испытывают значительно большие термические и механические воздействия по сравнению с формой, поскольку обычно они окружены расплавом. По этой причине к стержневым смесям предъявляются более жесткие требования.

Прочность стержней в сухом состоянии и поверхностная твердость должны быть выше, чем у формы. Стержневые смеси должны иметь большую огнеупорность, податливость и небольшую гигроскопичность, особенно при формовке по-сырому, высокую газопроницаемость и малую газотворную способность, хорошую выбиваемость.

Состав смеси [3, с.123, табл.3.26]:

Песок 1К016 – 97-98%;

Глина – 2-3%;

Крепитель Б-3 (сульфидная барда) – 4.3%;

Связующее СБ (или КО) – 3.6%;

Влажность – 2.8-3.4%.

10. Режим сушки форм и стержней

Формы и стержни сушат с целью увеличения их газопроницаемости, прочности, уменьшения газотворной способности и, в конечном счете, повышения качества отливок. Режим сушки стержней и форм устанавливают для различных групп стержней и форм опытным путем.

Так как стальные отливки массой до 500кг целесообразно заливать по-сырому, то сушку форм производить не будем.

Процесс сушки стержней условно можно разделить на 3 этапа. На первом этапе прогревается вся толща стержня. Так как теплопроводность влажной смеси значительно больше, чем сухой, то в этот период сушки необходимо по возможности стремиться удерживать влагу в стержнях и не давать ей быстро испаряться.

На втором этапе сушки необходимо быстро повысить температуру до максимальной и выдерживать стержни при этой температуре в течение некоторого времени.

На третьем этапе сушки стержни охлаждаются до температуры разгрузки. Стержни в этот период не только охлаждаются, но и досушиваются за счет аккумулированной в них теплоты.

Для хорошей сушки стержней необходимы следующие условия:

• постоянный подъем температуры в камере сушила, а затем поддержание равномерной максимально допустимой температуры в течение сушки;
• колебания температуры в различных зонах рабочего объема сушила не должны превышать при сушке 10 - 15 С;
• обеспечение равномерного движения газов во всем объеме сушила со скоростью 1.8 – 2.2м/с.

Стержни на крепителях Б-2 и Б-3 сушат при 160 - 180 С. Эти крепители твердеют в результате потери растворителя при испарении во время нагрева (тепловой сушки). Поэтому режим сушки стержней на этих крепителях должен быть таким, чтобы они сохраняли небольшое количество влаги.

Продолжительность сушки стержней составляет 3.0 – 7.0ч [2, с.163, табл.26].

Список литературы

1. Литейное производство: Учебник для металлургических специальностей вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987
2. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства: Учебник для машиностроительных техникумов. – 2-е изд. перераб. – М.: Машиностроение, 1978
3. Абрамов Г.Г., Панченко Б.С. Справочник молодого литейщика. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991
4. Климов В.Я. Проектирование технологических процессов изготовления отливок: Учебное пособие. – Новокузнецк: СМИ, 1987
5. Климов В.Я. Курсовое проектирование по технологии литейной формы. – Новокузнецк: СМИ, 1979
6. Аксенов П.Н. Литейное производство: Учебник для машиностроительных техникумов. – 3-е изд. – М.: Машиностроение, 1950
7. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1986
8. ГОСТ 3606-80. Комплекты модельные. Стержневые знаки. Основные размеры. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1980
9. ГОСТ 2133-75. Опоки литейные. Типы и основные размеры. – Государственный стандарт СССР
10. Климов В.Я. Проектирование литниковых систем: Учебное пособие. – Новокузнецк: СМИ,1993
11. Климов В.Я., Князев С.В., Куценко А.И. Формовочные материалы и смеси: Учебное пособие. – Новокузнецк: СМИ, 1992
12. Климов В.Я., Антонов В.П., Кувыкин Ю.Ф. Проектирование прибылей: Учебное пособие. – Новокузнецк: СибГГМА, 1995
13. Василевский П.Ф. Технология стального литья. М.: Машиностроение, 1974
14. Василевский П.Ф. Литниковые системы стальных отливок. МАШГИЗ, 1956

---

Страницы: 1

Показано 0-0 из 0 сообщений

SIZE6 pt7 pt8 pt9 pt10 pt11 pt12 pt13 pt14 pt15 pt16 pt17 pt18 pt19 pt20 pt21 pt22 ptCOLORBlueRedPurpleOrangeYellowGrayGreen Все смайлы