Розробка технологічного процесу виготовлення відливка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Значення ливарного виробництва в народному господарстві надзвичайно велико: майже всі машини і прилади мають литі деталі. Немає такої галузі машинобудування приладобудування, будівництва, де не застосовувалися б відливки.

Лиття є одним з найстаріших способів, яким ще в стародавності користувалися для виробництва металевих виробів - спочатку з міді і бронзи, потім з чавуна, а пізніше зі сталі й інших сплавів.

Бурхливий ріст народного господарства ставить перед ливарним виробництвом задачу: задовольнити потреби різних галузей промисловості у відливках при постійному росту їхнього випуску.

Литтям можна виготовляти заготівлі будь-якої конфігурації з мінімальними припусками на механічну обробку, гарними механічними властивостями.

Основними задачами ливарного виробництва є:

поліпшення якості, надійності і точності виливків з оптимальним наближенням їхніх розмірів до розмірів готових деталей для скорочення обсягу механічної обробки;

підвищення продуктивності праці на основі створення і впровадження нового високопродуктивного обладнання, систем машин, комплексній механізації й автоматизації виробничих процесів і системи керування;

подальше удосконалювання організаційної структури ливарного виробництва і поліпшення умов праці.

збільшення випуску відливків, виготовлених з високоякісних чавунів, легких і спеціальних сплавів з поліпшеними фізико-механічними властивостями (міцністю, жаростійкістю, зносостійкістю й ін.);

Для успішного рішення цих задач потрібно провести ретельний аналіз усіх резервів ливарного виробництва, найбільш повна і послідовна оцінка нового в теорії і передовому досвіді виробництва відливків, удосконалювання і більш широке застосування спеціальних способів лиття.

У планах подальшого розвитку ливарного виробництва велика увага приділяється зниженню матеріалоємності і трудомісткості виготовлення відливків, економії паливно-енергетичних ресурсів, застосуванню маловідхідних і безвідхідних технологій.

1. РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ ВІДЛИВКА

1.1 Розробка технології виготовлення ливарної форми

Обґрунтування способу і варіанту технологічного процесу виготовлення виливка.

Основним завданням при проектуванні ливарної технології і вибір способу виробництва, який забезпечує необхідні високі техніко-економічні показники та необхідну експлуатаційну якість литих деталей. При оцінці того чи іншого технологічного процесу треба враховувати витрати на отримання відливків у ливарному цеху і механічну обробку. У зв'язку з цим необхідно максимально зменшувати припуски на механічну обробку, спростити технологічний процес формування, використовувати існуюче виробниче і допоміжне обладнання.

Аналізуючи конструкцію деталі„Диск середній" відзначаємо:

- габаритні розміри, мм:

- довжина, мм діаметр -500;

- висота, мм -70;

- найменшу товщину стінки деталі, мм -30;

- найбільшу товщину стінки деталі, мм -195;

- середню товщину стінки деталі, мм -112,5;

- гострих кутів не має, радіуси округлення, мм: -R35;R45;

- центральний отвір діаметром 110 мм виконується стержнем СТ1, ще 12 вікон в ободі діаметром 60 мм виконується стержнями СТ2, а два отвори діаметром 35 мм виконуємо механічною обробкою

- вага деталі, кг -115;

- матеріал відливка - сірий чавун марки СЧ30ГОСТ 1412 - 85

Таблиця 1 - Склад основних елементів і механічні властивості сірого чавуну ГОСТ 1412 - 85

Марка Чавуну	Масова доля елементів	Мех в-ті
	C	Si	Mn	P	S		НВ
				Не більше
СЧ30	3-3,2	1,3-1,9	0,7-1	0,2	0,12	300	1810-2550

Річний випуск відливків складає7000шт, маса деталі115кг, тому характер приймаємо - велико серійний.

Аналізуючи конструкцію деталі «Диск середній» приходимо до висновку, що відливок технологічний, тобто його можна виконувати литтям.

1.2 Вибір способу виготовлення відливка та методу ущільнення. Визначення площини рознімання

Ливарні форми для відливка «Диск середній», що виготовлюється на автоматичній формувальній лінії.

Машинне формування у порівнянні з ручним має слідуючи переваги: більшу продуктивність, вищу точність відливка, менші припуски на механічну обробку, механізація трудомістких операцій ущільнення суміші і витягання моделі з форми звільняє формувальників від тяжкої праці.

Виготовляємо відливок у парних опоках по не роз'ємній моделі станформи перед заливанням по сирому.

Відливку формі розташовуємо в нижній напівформі так як там самий щільний метал.

Площину рознімання вибираємо плоску, користуючись правилами вибору площини рознімання моделі та форми [1 ]., с. 185.

Визначення припусків на механічну обробку, на усадку і формувальних уклонів.

Припуски на механічну обробку призначають на усі поверхні які обробляють. Розміри припусків на механічну обробку залежать від матеріалу відливка, його розмірів, характеру виробництва, способу формування, складності відливка, положення поверхні яку обробляють при формуванні та заливанні.

Припуски на механічну обробку визначають за ГОСТ 26645-85. Для відливка «Диск середній» припуски на механічну обробку складають для:

верха, мм -6

низу, боку, мм -4,5

Усадка сплаву марки СЧ30ГОСТ 1412 - 85 складає 1%.

На вертикальні поверхні відливка призначають формувальні уклони за ГОСТ 3212-80. Формувальний уклон для вертикальної стінки складає , його лінійний розмір складає 1мм

Визначення кількості стержнів, розмірів знаків, зазорів та уклонів

Для виготовлення відливка «Диск середній» необхідно виконати п'ятнадцять стержнів. Стержні відносяться до четвертого класу складності, а до четвертого класу відносяться стержні звичайної конфігурації, які утворюють у відливках поверхні, які обробляють і не обробляють до чистоти яких особливих вимог не пред'являють.

Точність фіксації стержня у формі забезпечується конфігурацією і розмірами його знакових частин, які позначаються за ГОСТ 3606-80 с обліком розмірів стержня, способу формування, та його положення у формі.

Визначаємо розміри знаків стержня СТ1, мм за ГОСТ 3606 - 80:

hв = 35

hн = 35

Визначаємо розміри зазорів стержня , мм:

S1 = 0,4

S2 = 0,4

S3 = 1,5*0,4=0,6

Визначаємо розміри уклонів стержня, град.

=7

В = 10

Ескіз стержня показаний на рисунку 2.

Визначаємо розміри знаків стержня СТ2, мм за ГОСТ 3606 - 80:

hв = 35

hн = 35

Визначаємо розміри зазорів стержня , мм:

S1 = 0,4

S2 = 0,4

S3 = 1,5*0,4=0,6

Визначаємо розміри уклонів стержня, град.

=7

В = 10

Вибір матеріалу і конструкції модельного комплекту

Вибір матеріалу для модельного комплекту визначається економічністю витрат на литво і залежить від умов виробництва і числа формувань.

Для виготовлення модельного комплекту використовуємо АЛ3В

Число знімань при машинній формовці 50000 штук.

До складу модельного комплекту входять: верхня та нижня під модельні плити з моделями деталі і ливникової системи, стержневий ящик, сушильна плита та шаблони.

На під модельній плиті розташовуємо одну модель.

Визначаємо розміри моделі, мм:

Д = (500+1+1)*1,01=507,02

h1 = 35

h2 = (70+6+4,5)*1,01+35=116,305

Маса опоки, кг - 94

Форма у сборі показана на рисунку 3

Розраховуємо масу формової суміші у верхній напівформі

Pсум = Vоп ·сум; (18)

де сум - щільність формувальної суміші, кг/дм3;

Vоп - обсяг верхньої опоки, дм3.

Рсум.= 8 * 7 * 2,5 *1,6 = 224 кг

Визначаємо масу вантажу

Р= 1,5 · (9,68 + 0 ) - ( 94 +224) = -303,48кг

У зв'язку з тим що, тиск рідкого металу на верхню напівформу менше маси верхньої напівформи вантаж непотрібен, напівформи скріпляємо скобами.

Технологічний процес виготовлення відливка.

Вибір формових та стержневих сумішей.

Для виготовлення ливарних форм використовуємо єдині формувальні суміші. Єдині суміші мають високі і стабільні властивості, ці властивості досягаються використанням високоякісних матеріалів: глинистих пісків, бентонітових глин та спеціальних добавок.

Таблиця 2 - Склад та властивості єдиної формувальної суміші

Масова доля компонентів у суміші, %	Характеристика суміші
Оборотна суміш	Песок	глина	кам'яно-вугольний порошок	Вміст глиняної складової, %	Зернова група піску	Вологість, %	Газо проникливість, одиниці	Міцність на стиск у вологому стані, кПа
94,3-92,3	5	2	0,7	7-10	0,16А	4-5,5	40-60	29-49

До стержневих сумішей (таблиця 4 ) пред'являють вимоги більш жорсткі, чим до формувальних. Міцність стержня в сухому стані та його поверхнева твердість повинні бути вище цих же параметрів форми. Стержневі суміші повинні мати велику вогнетривкість, піддатливість і не велику гігроскопічність, особливо при формуванні по-сирому, високу газопроникність та малу газотвірну здатність, гарну вибиваємість.

Таблиця 3 - Склад та характеристика стержневої суміші, використовує мої при виробництві відливків із чавуну.

Клас складності стержня	Пісок	Гліна	Оборотна суміш	Дерев`яні опілки	КБЖ	Вологість, %	Газопроникність, одиниці	Міцність, кПА
4	97-48	1-7	1-40	1-2	2-3	4-5	70	(15-24)/(196-294)

Виготовлення ливарної форми

Ливарні форми виготовляємо на автоматичній лінії КЛ91265СМ.

На лінії виконуються наступні операції: роздільну формовку нижніх і верхніх напівформ, кантівку нижніх напівформ на 180о, зрізає надлишкі суміші з нижніх напівформ, простановку в нижні напівформи стрижнів, двократну кантівку верхніх напівформ, збірку

форм, укладання форм на подопочні плити, притиск зібраних напівформ перед заливкою, заливку, охолоджування форм, зняття відливок, роз'єднання (розпаровка) комплекту порожніх опок, очищення опок від залишків суміші і подачу їх на ділянку формування.

Роликові конвеєри лінії набирають з окремих уніфікованих секцій. Секції виготовляють завдовжки 4,5 і 6 м (основна довжина). Це дозволяє компонувати ділянки з точністю до 1м і відповідно підбирати необхідну довжину ділянок і всієї лінії.

В лінії використані приводні і не приводні роликові конвеєри кромок. Ролики діаметром 300 мм з'єднані попарно валами, розміщеними з кроком 750 мм На приводних роликових конвеєрах кожний вал приводиться в обертання від загального цінного приводу секції через фрикційну муфту і черв'ячний редуктор від електродвигуна. Останні три елементи скомпоновані в приводну станцію рольганга. На кожному валу на шпонці укріпленні фрикційні диски, між якими за допомогою тарельчатих пружин і гайок затиснені приводні зірочки. При зупинці переміщуваного предмету (опоки, форми подопочної плити) у жорсткого упора ролики під предметом, що зупинився, не обертаються і не зношують його, фрикційні диски пробуксовують, що в той же час зупинилися, по зірочці, що обертається. Секції роликового конвеєра охолоджування виконані двох'ярусними. По нижньому ярусу відбувається повернення подопочних плит до позиції заливки.

Таблиця 4 - Технічна характеристика формувальної автоматичної лінії

Параметри	КЛ91265СМ
Розміри опок: у просвіті, мм	800х700
висота	300/300
Продуктивність циклова, форм/год.	120
Металоємність форми	30-50
Кількість працівників обслужуючих лінію в одну зміну	5
Тиск пресування, МПа(кгс/см2)	0,52 (5,2)
Расход формовочної суміші м3/ч	44,6
Число комплектів (верх+ниж)опок на лінію	240
Число модельних комплектів на лінію	2
Робочий тиск у гідросистемі, МПа(кгс/см2)	4(40)
Встановлена потужність кВт
Габаритні розміри лінії у плані, мм	52620х9750х4800
Маса лінії, т	150

Визначення кількості стержнів, розмірів знаків, зазорів та уклонів.

Для виготовлення відливка «Диск середній» необхідно виконати п'ятнадцять стержнів. Стержні відносяться до четвертого класу складності, а до четвертого класу відносяться стержні звичайної конфігурації, які утворюють у відливках поверхні, які обробляють не обробляють до чистоти яких особливих вимог не пред'являють.

Точність фіксації стержня у формі забезпечується конфігурацією і розмірами його знакових частин, які позначаються за ГОСТ 3606-80 с обліком розмірів стержня, способу формування, та його положення у формі.

Визначаємо розміри знаків стержня СТ1, мм за ГОСТ 3606 - 80:

hв = 35

hн = 35

Визначаємо розміри зазорів стержня , мм:

S1 = 0,4

S2 = 0,4

S3 = 1,5*0,4=0,6

Визначаємо розміри уклонів стержня, град.

=7

В = 10

Ескіз стержня показаний на рисунку 2.

Визначаємо розміри знаків стержня СТ2, мм за ГОСТ 3606 - 80:

hв = 35

hн = 35

Визначаємо розміри зазорів стержня , мм:

S1 = 0,4

S2 = 0,4

S3 = 1,5*0,4=0,6

Визначаємо розміри уклонів стержня, град.

=7

В = 10

Припуски на механічну обробку призначають на усі поверхні які обробляють. Розміри припусків на механічну обробку залежать від матеріалу відливка, його розмірів, характеру виробництва, способу формування, складності відливка, положення поверхні яку обробляють при формуванні та заливанні.

Припуски на механічну обробку визначають за ГОСТ 26645-85.

Для відливка «Диск середній» припуски на механічну обробку складають для :

верха, мм -6

низа, боку, мм -4,5

Усадка сплаву марки СЧ30ГОСТ 1412 - 85 складає 1%.

На вертикальні поверхні відливка призначають формувальні уклони за ГОСТ 3212-80. Формувальний уклон для вертикальної стінки складає , його лінійний розмір складає 1мм

Визначення габаритів опок.

При виборі розмірів опок слід врахувати, що використання дуже великих опок викликає збільшення витрат праці на ущільнення формувальної суміші, а використання дуже маленьких опок може викликати брак відливок в наслідок продавлювання металом низу форми, та виходу металу за поверхнею рознімання.

Нормальні розміри опок визначаються габаритами моделі, розташуванням ливникової системи та необхідної товщиною шару суміші між моделями та стінками опок, а також моделями та верхніми і нижніми кромками опок [2], с. 41.

Визначаємо габаритні розміри опок, мм:

L = 70+507,02 + 60 + 70 = 707,02;

B = 70+507,02 + 70= 647,02;

H1 = 100+35=135;

H2 = 120+116,305 = 236,305.

За ГОСТ 2133-75 вибираємо стандартні опоки з розмірами у просвіті мм

800 х 700 х 250/250

Розміри в плані мм:

1129 х820.

Проектування і розрахунок ливникової системи.

При виборі способу підведення металу до форми і конструкції ливникової системи необхідно враховувати, що метал повинен поступати до форми плавно, без ударів об стінки і стержні з заданою швидкістю піднімання у формі, а також забезпечувати послідовне виведення повітря та газів з форми. Спосіб підведення металу повинен забезпечувати спрямоване затверджування відливка.

Метал у форму підводимо по площині роз'ємну через два живильник до відливка. Розрахунок ливникової системи виконуємо за способом Озанна-Діттерта. Суть розрахунку зводиться до визначення розмірів елементів ливникової системи.

Визначаємо сумарну площу перерізу живильників за формулою:

У Fж = ,

(1) де У Fж - сумарна площина перерізу живильників, см2;

- коефіцієнт витрат металу у ливникової системі = 0,42 [2],с.48;

- тривалість заповнення форми металом, с;.

- розрахунковий статичний напір, см:

металоємність форми, кг

Визначаємо металоємність форми за формулою:

Qф = 1,3 n Q , (2)

де n - кількість відливків у формі, штук;

Q - маса деталі, кг.

Qф = 1,3 1 115 =149,5кг

Визначаємо тривалість заповнення форми за формулою:

, (3)

де S -коефіцієнт, який враховує товщину стінки відливка, S = 2 [2], с. 46 ;

- середня товщина стінки деталі, мм.

,

Визначаємо розрахунковий статичний напір за формулою,

де H- висота стояка від місця підводу металу до форми до вільного рівня, см;

P - висота відливка від місця підводу металу, см;

C- висота відливка, см.

Нр = 25 см

Визначаємо сумарну площу перерізу живильників:

У Fж = =4,48 см2

Розраховуємо площу перерізу одного живильника за формулою,см2:

(5)

де m - кількість живильників, штук.

?Fж = 4,48 =2,24 см2

Площу перерізу шлаковловлювача й стояка визначаємо з співвідношення [2],с.48):

Fж : Fшл : Fст = 1 : 1,1 : 1,5; (6)

Розраховуємо площу перерізу шлаковловлювача за формулою,см2:

Fшл=Fж1,10,5 (7)

Fшл=2,241,10,5 = 2,464 см2

Розраховуємо площу перерізу стояка за формулою,см2

Fст=Fж 1,5; (8)

Fст = 4,48 1,5 = 6,72 см2

Розраховуємо розміри перерізу живильника за формулою:

(9)

b=0,8·а; (10)

b = 0,8 2,8 = 2,24 см

h=0,3·а; (11)

h = 0,3 2,8=0,84см

Розраховуємо розміри перерізу шлаковловлювача за формулою:

 (12)

b=0,8а; (13)

b = 0,8 1,4 = 1,12 см

h=1,3а; (14)

h = 1,3 1,4 = 1,82 см

Розраховуємо нижній діаметр стояка за формулою:

Dн=; (15)

Dн= = 2,9 см

де n - кількість відливків у формі, шт;

V - обсяг уявного стовпа розплаву, дм3;

м - щільність металу, м.=7 кг/дм3 [1], с. 173.

Pм =кг

2. Розроблення технологічного процесу виплавляння металу та заливання форм

2.1 Технологія плавлення та заливання

чавун відливок метал виплавляння

Вибір типу плавильного агрегату визначається маркою сплаву та типом виробництва.

Для плавлення чавуну використовуємо вагранку коксову водоохолоджувальну з підігрівом дуття та системою дожигання та очищення газів моделі 95111.

Таблиця 5 - Технічна характеристика вагранки.

Параметри	Модель95111
Внутрішній діаметр шахти з футерівкою, мм	110
Продуктивність, т/год	6-9
Витратидуття, 103/м/год	3-6,5

Вибір типа ковша, температури заливання і часу охолодження відливка у формі залежить від марки сплаву, маси відливка та товщини стінки.

Для заливання ливарних форм використовуємо крановий конічний ковш з механізмом кантування.[2], с.51.

Таблиця 6 - Характеристика ливарного ковша

Ківш	Місткість, кг	Основні розміри (безфутерівки), мм	Вага з футерівкою, кг
		Діаметр верху	Діаметр днища	Загальна висота	Відстань віднизу до осі цапф
Крановий конічний	1000	710	680	880	440	1000

Температура розплаву при випуску з печі складає 1380оС, а температура заливання розплаву у форми складає 1320 оС

2.2 Технологія вибивання, очищування, обрубування, термічної обробки і контроль якості відливка

Вибивання відливків з ливарних форм виконуємо на вибивній граді моделі 31211 [3] с. 54.

Таблиця 7 - Технічна характеристика вибивної граді

Модель	Характеристика
	Вантажопідйомність	Розмір столу у просвіті	Потужність електродвигуна, кВт	Маса, кг
31211	1.0	1250? 1000	2.2	1000

Стержні з відливків видаляють в очисному обладнанні. Для вибивання стержнів застосовуємо гідрокамеру моделі 37116.

Таблиця 8 - Гідрокамера 37116.

Називання і принцип дії	Технічна характеристика
Придатна з вікарним візком, призначена для вібівки стрижнів, а також для видалення залишків стрижневий суміші струменем води. Вода і вибита з відливков суміш поступає через гнаткову підлогу на інерційний грохот. Крупні шматки передаються до відвалу,пульпа на лоток. Металеві включення суміші уловлювані на лотках електромагнітною плитою й поступають в спеціальні ємкості. Відливок при вибив ці встановлений на поворотному столі візка.	Тиск струмені води 19.6 мПа; найбільша маса відливка 100 т; габаритні розміри камери 5.94?5.84?4.8 ; кількість гідроманеторів 2; кут кочення гідроманеторів в горизонтальній і вертикальній площині 60; подовжній хід сопла 1.0 м; максимальний розхід води для одного гідроманитора 5.15л/ с; потужність електродвигунів 450.5 кВт.

Після вибивання відливки очищують, щоб видалити з поверхні пригар та решту формової і стержневої суміші. Відливки на очищення подають без стержневих каркасів, ливників, додатків та при необхідності пробивають затоки у вікнах для очищення внутрішніх порожнин відливків.

Відливки очищуємо у дробеметній камері ДК10М.

Камера періодичної дії, призначена для очистки крупних відливків, які грузять на теліжку, зачиняєму на поворотному крузі камери.

Зачиняють двері камери, включають поворотні круги і дробеметні апарати. Дріб і відходи через отвори у полі камери поступають у бункер

Таблиця 9 - Технічна характеристика дробеметної камерДК10М.

Частота обертів круга, об/хв	Найбільша вага відливка, т	Внутрішній розмір камери, м	Діаметр поворотного круга
0,9	3,0т	3,2х1,0м	2,0м

Однією з найбільш тяжких і трудомістких операцій у ливарному виробництві є обрубування і зачищення відливків. При обрубуванні від відливків відділяють елементи ливникової системи, затоки по поверхні рознімання форми, контуру знаків і в вікнах, а також різні нерівності поверхні відливка.

Обрубування виконуємо пневматичними молотками з використанням зубил. Для видалення заливів використовують повітряно-дугову різку. Метал розплавляється електричною дугою та видаляється спрямованим струменем стиснутого повітря.

Зачищення відливків виконуємо на автоматичній лінії

Таблиця 10 - Технічна характеристика радіальної пневматичної шліфувальної машини

Лінія	Продуктивність Від/год	Частота обертів шпінделей шліфувальних головок об/хв	Завантаження відливок	Вивантаження відливок
Автоматична	50	1450	Автоматична	Автоматична

Процес термічної обробки відливків складається з нагріву та охолодження у визначеному режимі. Термічна обробка литих деталей поліпшує структуру, підвищує механічні властивості сплаву, усуває короблення відливків за рахунок зменшення внутрішньої напруги.

Для відливка "Диск середній” сплаву СЧ 30 обираємо низькотемпературний відпал.

Размещено на Allbest.ru