Проектирование отливки

В основу разработки технологии получения литой заготовки закладываются основные принципы: качество и экономичность. Литая заготовка должна быть качественной по структуре, механическим свойствам, химическому составу металла, иметь чистую без дефектов поверхность, полностью соответствовать эксплуатационным требованиям, чтобы обеспечить изделию максимальную надежность.

Экономичность не должна быть в ущерб качеству. Разработка литейной технологии складываются из нескольких этапов: Конструирование модели, назначения плоскости разъема модели и выбор положения модели в форме, конструирования стержня, конструирование и расчет литниковой системы.

Далее приводится расчет элементов отливки в разовой песчаной форме.

Характеристика:

Подвеска

Масса — 4,8 кг

Материал СЧ 15 ГОСТ 1412-85

1. Проектирование элементов отливки песчаной литейной формы

1.1 Проектирование модели

Моделями называют приспособления, предназначенные для получения в литейных формах полостей, конфигурация которых соответствует изготовляемым отливкам. Модель в зависимости от конструкции отливки, может быть разъемной, состоять из нескольких частей. Ее снабжают знаками, для крепления в дальнейшем в форме стержней. Для облегчения извлечения модели из формы, ее снабжают уклонами. В соответствии с чертежом детали, модель снабжают припусками на механическую обработку. Модели изготавливаются из дерева, металла и пластмасса. В нашем случае при выполнении отливки из серого чугуна, модель — деревянная.

Согласно чертежу детали определяем припуски на механическую обработку: (таб. 1.1)

Отверстия: коническое отверстие припуск составляет 4 мм.

Три отверстия диаметром 20 мм не выполняются.

Все припуски приводятся на чертеже модели.

Уклоны необходимы для более легкого извлечения модели из формы. При высоте от 200 до 300 мм уклоны составляют 0°30′. (таб. 1.2)

Для простоты модель изготавливают из дерева, делая ее неразъемной Модель окрашивается в красный цвет, так как деталь из чугуна.

1.2 Стержни

Стержни служат для образования, отверстий, полостей в отливках. Стержни изготавливают в стержневых ящиках. Стержень состоит из части, образующей внутреннюю поверхность отливки, и опорной знаковой части, необходимой для крепления стержня в форме. Знаки также служат для вывода газов, т.к. в стержне условия газообразования несколько иные, чем в форме. В стержне газы образуются, быстрее из-за быстрого прогревания стержня в металле. Следовательно, быстрее образуются в нем газы.

14 стр., 6639 слов

Литье в песчано-глинистые формы, оборудование и оснастка

... из ящика стержень подвергают сушке в печи. При сборке формы сухой стержень устанавливают стержневыми знаками в соответствующие гнезда формы, полученные с помощью знаков 5 модели 2. Длина стержня больше длины полости отливки на ...

Согласно рабочему чертежу детали, изготавливаем стержень: (таб. 1.5)

Больший диаметр стержня: D = 110 мм

Меньший диаметр стержня: D = 65 мм

Длина стержня: L=140 мм

Высота знака: Н = 45 мм

Зазоры между знаками формы и стержня: (таб. 1.6)

Стержень S1 = 1,6 мм, S = 2 мм

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 иметь более высокую огнеупорность, газопроницаемость, податливость, легко выбиваться из отливок и.т.д.

Стержневые смеси, отверждающиеся при тепловой сушке, приготавливают из кварцевого песка и связующих материалов, в качестве которых используют различные органические и неорганические вещества.

1.3 Литниковая система

Литниковая система состоит из литниковой чаши, стояка, шлакоуловителя, питателя, выпора и прибыли.

Литниковая чаша служит для приема расплавленного металла.

Стояк служит для подачи расплавленного металла из литниковой чаши, к другим элементам.

Шлакоуловитель предназначен для задержания шлака.

Питатель служит для подвода металла в полость формы.

Выпор необходим для вывода газов, контроля заполнения формы металлом.

Прибыль- полость в форме над той частью отливки, где возможно образования усадочной раковины. Усадочная раковина образуется в наиболее толстых частях отливки, затвердевающими последними. Поэтому прибыль делают немного больших размеров той части отливки, которую он питает.

Определяем площадь сечения питателей: (таб.2.3)

Преобладающая толщина стенки отливки 40 мм. Общая площадь питателей 1,7 см2.

Согласно формуле: Fпит : Fшлак :Fст = 1,0 : 1,1 : 1,5

  • Fст = 1,5*1,7 = 2.55 см2 ;
  • Dcт = 1,9 см = Вшл.в. Вшл.н = 2,4 см Ншл = 1,17 см
  • Fшлак=1,1*1,7=1.87 см2 Fпит= 1,7 см2

Рис. 2- Литниковая система

Высота стояка -150 мм. Размеры литниковой чаши выбираем конструктивно.

1.4 Формовочные 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.

Формовка по сырому производится в опоках. Опока представляет собой рамку из листовой стали. Формовку по сырому осуществить в следующей последовательности (Рис. 3):

1. Нижнею половину модели и питатель установить на металлический стол

2. Установить нижнею опоку (7)

3. Установить питатель (4)

4. Нанести слой формовочной смеси толщиной 20-40 мм

5. Формовочной лопатой заполнить опоку

6. Металлической линейкой удалить излишки смеси

7. Повернуть опоку на 180° разъемом вверх

8. Нижнею половину установить верхнею половину модели (8)

9. Поверхность разъема формы посыпать тонким слоем сухого кварцевого песка

10. Установить верхнею опоку по центрующим штырям

11. Установить шлакоуловитель (9), стояк (7), выпор (5), поддерживая рукой заполнить опоку

12. Модель и элементы литниковой системы покрывать слоем формовочной смеси толщиной 40-100мм, утрамбовать и заполнить опоку полностью.

16 стр., 7566 слов

Цветные металлы: классификация, области применения. Металлические ...

... , его лучше полностью удалить с помощью растворителя , после чего основание следует отполировать и покрыть эпоксидным или полиуретановым лаком. Основные цветные металлы: Алюминий Алюминий — это цветной металл, который обладает высокой ...

13. Излишки удалить металлической линейкой

14. Шилом наколоть вентиляционные каналы с шагом 50-80мм (10)

15. Вокруг стояка прорезать литниковую чашу (6), удалить смесь

16. Удалить модели стояка и выпора

17. Верхнюю опоку перевернуть на 180° разъемом вверх

18. Удалить половины моделей и модель питателя, шлакоуловителя

19. Исправить повреждения

20. Окрасить форму огнеупорной краской

21. В нижней части опоки установить стержень (3) и закрыть ее верхней половиной

1.5 Механическая обработка

После изготовления отливки заготовка отправляется на механическую обработку для дальнейшей обработки.

Сначала заготовка отправляют на сверлильный станок, где проделываются отверстия диаметром 20мм (путем сверления сверлом этого же диаметра) для крепления будущей детали к поверхности.

Для закрепления заготовки на сверлильном столе используют слесарные тиски.

Отверстия 25мм с припуском 3мм обрабатывается с помощью зенкера диаметром 24,8мм и развертки диаметром 25 мм. Для сверления этого отверстия заготовка устанавливается вертикально в слесарных тисках.

По окончанию работ на сверлильном станке заготовку отправляют на обработку конического отверстия диаметром для получения шероховатости Ra 2,5. Для этого используют шлифовальный станок и схему внутреннего шлифования.

2. Сварка

2.1 Стыковая сварка

Свариваемые заготовки 3, закрепленные в зажимах (электродах) 2 стыковой машины, сжимаются осевой силой Р. Электроды подключены к сварочному трансформатору 5, при включении которого через заготовки протекает сварочный ток. Он нагревает заготовки, причем наибольшее количество теплоты выделяется в месте контакта 6 (отсюда название способа) между заготовками, так как сопротивление контакта является наибольшим во вторичной цепи и вот почему: действительное сечение контакта значительно меньше сечения заготовок за счет касания заготовок только по выступам поверхностей; на поверхности металла имеются пленки оксидов и загрязнений с малой электропроводимостью.

Рисунок 1. Схема контактной стыковой сварки

Количество выделяемой теплоты Q, Дж определяется законом Джоуля-Ленца: Q = I2Rt

где I — сварочный ток, A;

  • R — сопротивление контакта, Ом;
  • t — время протекания тока, с.

Анализ этой формулы показывает, что эффективный нагрев места сварки может быть получен при больших значениях сварочного тока, так как оно входит в выражение во второй степени. Сварочный ток при контактной сварке может достигать тысяч и даже десятков тысяч ампер.

Нагрев металла приводит к повышению его пластичности . В результате под действием осевой силы происходит пластическая деформация. Микронеровности поверхности сминаются, пленки разрушаются, поверхностные атомы сближаются до расстояний, соизмеримых с параметром кристаллической решетки, что обеспечивает возможность образования межатомных связей.

Контактная сварка осуществляется без расплавления и с расплавлением металла. Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния называют сваркой сопротивлением, стыковую сварку с разогревом стыка до оплавления — сваркой оплавлением. Различие этих способов может быть объяснено с использованием циклограмм процессов, которые представляют собой графическое изображение изменения во времени параметров процесса сварки.

7 стр., 3375 слов

Подготовка металла к сварке

... поверхности металлов от соприкосновений. Поэтому темой моей работы является «Подготовка металла к сварке», чтобы показать всю важность и ответственность этого процесса. Подготовка металла и конструкций к сварке Точность подготовки деталей к сварке, ... к точности заготовок и их сборке под сварку, значительно удорожающие изготовление конструкции. Применяемые на практике способы сварки позволяют получать ...

2.2 Виды стыковой контактной сварки

  • сварка сопротивлением;
  • сварка оплавлением.

При сварке сопротивлением (рисунок 2,а) заготовки сначала сжимают усилием, обеспечивающим образование физического контакта свариваемых поверхностей, а затем пропускают сварочный ток. После разогрева места сварки происходит осадка и образуется соединение в твердой фазе. Для обеспечения равномерного нагрева по всему сечению поверхности заготовок тщательно готовят. Необходимость обеспечения равномерного нагрева ограничивает возможность применения сварки сопротивлением только для деталей небольшого (площадью до 200 мм2) и простого сечения (круг, квадрат).

Рисунок 2. Циклограммы контактной стыковой сварки: I — сварочный ток; Р — усилие сжатия; S — перемещение подвижной плиты; t — время сварки; а — сопротивлением; б — оплавлением.

Сущность сварки оплавлением (рисунок 2,б) заключается в том, что свариваемые заготовки сближают при включенном сварочном трансформаторе. Касание поверхностей происходит по отдельным выступам. Ввиду того, что площадь образовавшихся контактов очень небольшая, плотность тока, протекающего через эти контакты, настолько велика, что происходит мгновенное оплавление металла с образованием жидких перемычек, которые под действием паров металла разрушаются. Часть металла в виде искр выбрасывается из стыка.

Вместе с жидким металлом выбрасываются загрязнения, которые присутствуют на поверхности заготовок. Продолжающееся сближение заготовок приводит к образованию новых перемычек и их оплавлению. Непрерывное образование и разрушение контактов-перемычек между торцами приводит к образованию на торцах слоя жидкого металла. После оплавления торцов по всей поверхности осуществляют осадку. При осадке жидкий металл из стыка выдавливается наружу и, затвердевая, образует грат. Обычно грат удаляют в горячем состоянии. Сварка оплавлением может быть прерывистая и непрерывная. При прерывистом оплавлении заготовки под током приводят в соприкосновение и вновь разводят. Образующийся при разведении электрический разряд между торцами заготовок оплавляет торцы. После нескольких повторных замыканий на торцах образуется слой жидкого металла. При включении механизма осадки жидкий металл выдавливается из стыка, торцы приходят в соприкосновение и образуется сварное соединение.

Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением: торцы заготовок перед сваркой не требуют тщательной подготовки, можно сваривать заготовки с сечением сложной формы и большой площадью, а также разнородные металлы. Стыковую сварку оплавлением применяют для соединения заготовок сечением до 100 000 мм2. Типичными изделиями являются элементы трубчатых конструкций, колеса, кольца, рельсы, железобетонная арматура, листы, трубы

4 стр., 1714 слов

Подготовка металла под сварку

... наносятся размеры заготовки детали, подвергаемой затем сварке. При серийном производстве однотипных изделий для разметки широко применяются шаблоны из картона, фанеры или тонколистового металла, соответствующие ... уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих. Подготовка металла под сварку. Если металл, идущий на изготовление сварных конструкций, загрязнен или деформирован, то ...

Основные мероприятия по технике безопасности при контактной сварке связаны с возможностью поражения оператора электрическим током, ожогов то брызг и выплесков, травм, связанных с наличием движущихся частей привода усилия или подачи деталей.

Наибольшая опасность возникает при контакте с элементами, связанными с первичной обмоткой трансформатора, где напряжение составляет 380 В. кроме того, иногда возможен пробой или замыкание первичной обмотки трансформатора на вторичный виток.

Для быстрого отключения машины от сети необходимо обеспечить лёгкий доступ к рубильникам, кнопкам и другим отключающим устройствам. Пол перед машиной должен быть сухим и застлан резиновым ковриком. Если возникла какая-либо неисправность, следует немедленно прекратить работу и сообщить об этом мастеру или наладчику.

При зачистке и смене электродов, установке узлов в контуре машины следует соблюдать меры предосторожности для исключения возможности случайного переключения электрода и травмы рук.

Для защиты от ожогов сварщик должен иметь очки с прозрачными стёклами, спецодежду и рукавицы.

3. Расчет веса, размеров заготовки и выбор основных операций свободной ковки

3.1 Основные термины и определения

Ковка — вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. Заготовку нагревают, укладывают на нижний боек, а верхним бойком последовательно деформируют, отдельны ее участки. К основным операциям ковки относятся:

  • Осадка
  • Протяжка
  • Высадка
  • Передача
  • Пробивка и прошивка
  • Раскатка
  • Гибка
  • Отрубка
  • Кузнечная сварка

Осадка — операция при которой уменьшается длина заготовки за счет увеличения поперечного сечения.

Протяжка — увеличение длины заготовки за счет уменьшения поперечного сечения.

Высадка — высадкой называется осадка производимая не по всей длине, а лишь на ее части. Завершающей операцией после осадки или высадки является обкатка, имеющая целью уменьшить бочкообразность заготовки.

Передача — операция, при которой происходит смещение одной части заготовки относительно другой, при сохранении параллельности.

Пробивка и прошивка — получение отверстий в заготовке за счет вытеснения металла.

Раскатка — операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины стенок.

Гибка — придание заготовке изогнутой формы, по заданному контуру.

Отрубка — отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента — топора.

Кузнечная сварка — операция, посредством которой с помощью местного нагрева и механического воздействия соединяют в одно целое части или концы свариваемой поковки.

Припуск — слой металла на обрабатываемых частях поверхности поковки, удаляемый при ее механической обработке. Он необходим для получения требуемой точности и шероховатости поверхности.

Номинальный припуск д на размер Н определяется:

д = дmin + Д/2 = дmax — Д/2

где дmin — наименьший припуск на размер Н

Д — допуск предельных отклонений

23 стр., 11371 слов

Работы: «Разработка технологического процесса прокатки сортовой ...

... По конструктивному исполнению в эксплуатации находятся вертикальные, горизонтальные и радиальные МНЛЗ. Радиальные МНЛЗ используются для получения заготовок квадратного, круглого, прямоугольного сечения ... разливки сортовых заготовок и сортопрокатного производства; выбрать технологическую схему производства сортовых ... процесса прокатки и технико-экономических показателей работы стана 780 ПАО "ЧМК"; ...

Допуск — предельное отклонение от заданных размеров поковки (±Д/2), учитывающие конкретные условия и возможности кузнечного производства.

Напуск — дополнительный объем металла (слой) на обрабатываемых или необрабатываемых частях поверхности поковки, необходимый для осуществления формоизменяющих операций.

Припуски и допуски выбираются в соответствии с табл.4.1, 4.2, и ГОСТ 7829-70 в зависимости от типа поковки. Для механически необработанных деталей припуск назначать не следует. Предельные отклонения и допуски назначают на номинальные размеры поковок.

Припуски и предельные отклонения на длину уступов и выемок равны 1,5 припуска на диаметр, а припуск на общую длину поковки равен 2,5 припуска выступа наибольшего сечения. Припуски и предельные отклонений по длине отдельных уступов и выступов принимают равным 1,5 припуска и предельных отклонений по диаметру данного уступа (для концевых выступов 2,0 припусков и предельных отклонений).

При установлении припусков по длине выемок меньшего сечения учитывать, что они должны «поглощаться» припусками по длине соседних уступов большего сечения (см. рис).

Сумма припусков по длине отдельных уступов должна быть равна припуску на общую длину поковки. Длина уступов указывается от единой базы.

Припуски и предельные отклонения.

3.2 Определение веса и назначение припусков на поковку.

По чертежу детали, и согласно таблице 4.1 (ГОСТ 7829 — 70) назначаем припуски на механическую обработку.

Диаметр, (мм): d1 =60 — припуск 8±2

d2 =45 — припуск 5±2

d3 = 80 — припуск 8±2

d4 =54 — припуск 6±2

Припуски по длине: (мм)

L=1200 (2,5д + L) — 30±8

L1 =300 (1,5д +L) — 12±3

L2 =250 (1,5д +L) — 10±3

L3 =300 (1,5д +L) — 15±5

L4 =350 (1, 5д +L) — 14±2

Определение веса:

Вес заготовки из блюмов, слюбов или проката определяется из выражения

G3 = Gп + Gоб + Gуг

Где Gп — вес поковки

Gоб — вес обсечек

Gуг — вес угара металла при нагреве

Из перечисленных величин вес поковки определяется исходя из ее объема и плотности стали, равной 7,80 г/см3. Остальные величины принимаются по данным таблицы 4.6 в % от веса поковки.

Объем вала равен V = 8483 см3

Gп = 8483*7,80 = 66169 г (66,169 кг)

Общие отходы на угар и отрезку равны 11 %.

(Gоб + Gуг) = 66,169*0,11 = 7,28 кг.

G3 = 66,169 + 7,28 = 73,449 кг.

Выбор интервала температур нагрева заготовки приведен в таблице 4.7, в зависимости от процентного содержания углерода.

Сталь 12Х18Н9Т — содержания углерода 0,12%

Температура начала процесса 1200 С°. Температура конца процесса 860 С°.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/proektirovanie-otlivok/

1. Громыко А.Г. Методические указания, Технология конструкционных материалов и технологические процессы в машиностроении, Калининград-1998.-125с.

2. Громыко А.Г., Усынин В.Ф., Евсина Е.Н., Методические указания, технологические процессы в машиностроении, Технология конструкционных материалов., Раздел « обработка материала резаньем» Калининград-1998.-137с.

9 стр., 4326 слов

«Старинные меры измерения длины»

... измерены. Длины других частей были вычислены на основе этих измерений. В результате большой работы была найдена длина парижского меридиана в существовавших тогда французских мерах длины – туазах (1м 95 см). На Всемирной ... и среднего, около 4,4 см. Пядь, пядень (или четверть) – одна из самых старинных мер длины. Ее носит с собой каждый человек. Название происходит от древнерусского слова «пясть», ...

3. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов/ А.М. Дальский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под общ. Ред. А.М. Дальского. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985.- 448 с., ил.