Время заливки определяется по формуле Беленького, Дубицкого, Соболева:

[pic] ,

(23)

где S – коэффициент времени, для стальных отливок S = 1.4(1.6 (10,

с.58(, принимаем S = 1.5;

( - толщина определяющей стенки, ( = 15мм;

G – масса отливки вместе с л.с., кг.

[pic].

Тогда (Fп равна:

[pic]

Скорость заливки:

V = [pic], (24)

Общая формула для определения площадей сечения остальных элементов

л.с.:

Fi = Fп*ki*Pi , (25)

где Fп – площадь одного питателя, см2;

ki – отношение площади i – ого элемента л.с. к суммарной площади

питателей, обслуживаемых i-ым элементом;

Pi – число питателей, обслуживаемых i – ым элементом, Pi = 4.

Для питателя:

[pic].

Для литникового хода:

Fл.х. = 4.21*1.15*4 = 19.36см2.

Для стояка:

Fст = 4.21*1.3*4 = 21.89см2.

[pic]

Рис.2. Сечения элементов литниковой системы

7 Расчет размеров прибылей и холодильников

Усадочные раковины образуются в отливках вследствие уменьшения объема

жидкого металла при охлаждении и, в особенности, при переходе его из

жидкого состояния в твердое. Они относятся к числу основных пороков

отливок, с которыми литейщикам приходится повседневно работать. Для борьбы

с усадочными раковинами применяются литейные прибыли, представляющие собой

резервуары жидкого металла, из которых происходит пополнение объемной

усадки отдельных частей отливки, расположенных вблизи прибыли.

От эффективности работы прибыли зависит качество отливки и процент

выхода годного литья. Установка прибылей способствует выполнению принципа

направленной кристаллизации.

Прибыль должна:

- обеспечить направленное затвердевание отливки к прибыли; поэтому ее

надо устанавливать на той части отливки, которая затвердевает

последней;

- иметь достаточное сечение, чтобы затвердеть позже отливки;

- иметь достаточный объем, чтобы усадочная раковина не вышла за

пределы прибыли;

- иметь конструкцию, обеспечивающую минимальную поверхность.

Холодильники, как правило, применяются для регулирования скорости

затвердевания различных частей отливки с целью достижения принципа

равномерного или одновременного затвердевания.

Применение верхней л.с. позволяет получить в отливке температурный

градиент соответствующий направленному затвердеванию. Таким образом, на

верхние по заливке массивные части (разогретые заливаемым металлом)

устанавливаем прибыли. В нижние по заливке массивные части попадет холодный

металл, поэтому эти части не требуют дополнительного охлаждения, и,

соответственно применения холодильников.

Расчет прибылей по методу проф. Андреева

Большинство способов расчета прибылей основаны на "методе вписанных

окружностей". Суть его заключается в том, что на листе бумаги в натуральную

величину вычерчивается термический узел и в него вписывают окружность так,

чтобы она касалась стенок отливки. Окружность диаметром d и есть размер

термического узла (рис. 3).

[pic]

Рис. 3. Термический узел.

Прибыль №1

Диаметр круга, вписанного в узел (12, с.26(, см:

[pic], (26)

где a – толщина боковой стенки, a = 1.5 см;

D – наружный диаметр узла, D = 23 см;

Do – внутренний диаметр узла, Do = 18 см.

[pic]

Диаметр кольца компенсирующего металла, см:

[pic], (27)

где Н – высота питаемого узла, Н = 6.5 см.

[pic]

Диаметр прибыли, см:

Dп = do + d1, (28)

Dп = 1.0 + 3.18 = 4.18см

Высота прибыли, см:

Нп = do + 0.85* Dп, (29)

Нп = 1.0 + 0.85*4.18 = 4.55см

Длина прибыли: Lп1 = 32.18см.

Прибыль №2

Диаметр круга, вписанного в узел (12, с.26(, см:

[pic],

где a – толщина боковой стенки, a = 1.5 см;

D – наружный диаметр узла, D = 20 см;

Do – внутренний диаметр узла, Do = 15 см.

[pic]

Диаметр кольца компенсирующего металла, см:

[pic],

где Н – высота питаемого узла, Н = 6.5 см.

[pic]

Диаметр прибыли, см:

Dп = do + d1,

Dп = 1.0 + 3.18 = 4.18см

Высота прибыли, см:

Нп = do + 0.85* Dп,

Нп = 1.0 + 0.85*4.18 = 4.55см

Длина прибыли: Lп2 = 29.04см.

Объем прибылей

[pic], (30)

[pic] (31)

[pic]

[pic]

Масса прибылей:

Gпр = (Vпр1 + Vпр2)*(ж.ме., (32)

Gпр = 2*(551.59 + 497.77)*7 = 14691.04г.

Выход годного равен:

[pic], (33)

где Gл.с. – масса л.с., Gл.с. равен 10(15% от Gотл, принимаем 12%.

Gл.с. = 0.12*92.66 = 11.12кг

Тогда:

[pic]

Так как ТВГ значительно больше принятого, то скорректируем объем

прибылей для получения принятого ТВГ.

Требуемая масса прибылей равна:

[pic], (34)

[pic]

Суммарный объем таких прибылей равен:

[pic]

Тогда скорректированные параметры прибылей равны:

Dп = 4.5см;

Нп = 10.5см.

[pic]

[pic]

Масса этих прибылей:

Gпр = 2*(1450.45 + 1308.92)*7 = 38631.18г.

Тогда конечный ТВГ равен:

[pic] - что очень близко к принятому.

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 [pic], 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

[pic]

Рис.3. 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.

[pic] (36)

[pic]

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)*(м + 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;

(м – удельный вес жидкого металла, для стали (м = 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.)*(см,

(30)

где (см – плотность формовочной смеси, (см = 1.5 – 1.8г/см3, принимаем

(см = 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.

Страницы: 1, 2, 3