Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Литейные формы




Цель работы: приобретение практических навыков расчета литниковой системы и изготовления разовой литейной формы, ознакомление с формовочным инструментом и приспособлениями, с процессом заливки формы металлом, выбивки отливки и определении видов брака.

Оборудование и инструмент: модель отливки, опоки, формовочный инструмент и приспособления, формовочные смеси, кокиль.

 

Литейное производство – это отрасль машиностроения, где фасонные детали или заготовки получают заливкой жидкого металла в специальную литейную форму. Литейная форма – это система элементов, образующих рабочую полость, конфигурация которой соответствует изготовляемой детали. При охлаждении залитый металл затвердевает. Полученные таким путем детали или заготовки называются отливками.

В зависимости от материала (песчано-глинистая смесь, сплавы различных металлов, огнеупоры, гипс, цемент и др.) из которого изготовлена литейная форма их делят на разовые, полупостоянные и постоянные.

Разовыми называются формы из песчано-глинистых смесей. Они служат для получения лишь одной отливки. При выбивании готовой отливки форма разрушается.

Полупостоянными называются формы, изготовленные из огнеупорных материалов – шамота, магнезита и др. Такие формы выдерживают несколько десятков заливок.

Постоянными называются формы, изготовленные из сплавов различных металлов. Такие формы называют кокиль. В них может быть получено от несколько сотен до десятков тысяч отливок. Лучшим материалом для изготовления кокилей является серый чугун, который удовлетворяет основным требованиям металлической формы – достаточной теплопроводностью, хорошо противостоит разгару и короблению. Также кокили изготавливают из сталей и иногда из цветных металлов.

В настоящее время значительное количество отливок получают в разовых песчано-глинистых формах. Процесс приготовления и переработки формовочных смесей в литейных цехах серийного и массового производства автоматизирован. Исходные компоненты смешивают в смесителях в требуемых пропорциях (2-12% глины, 0,5-1% каменного угля, остальное - песок и отработанная смесь), увлажняют 4-7% воды, разрыхляют и подают на рабочие места.

Формовочные смеси могут быть различных типов: единые (используют в массовом производстве при машинной формовке), облицовочные и наполнительные (используют в индивидуальном производстве).

Литейная форма (рисунок 4) состоит из двух полуформ (верхней и нижней), которые образуют полость. Полуформы изготавливаются из песчано-глинистой смеси в литейных опоках (приспособления для удержания смеси, т.н. рамки из стали, чугуна или из алюминиевых сплавов). Центрирование верхней опоки с нижней осуществляется фиксирующими штырями. Для образования в форме полости, соответствующей контурам отливки, используется модельный комплект – совокупность технологической оснастки, в который входят модели, модели элементов литниковой системы, стержневые ящики и т.д.

Модель – приспособление для образования полости в литейной форме. Форма и размеры этой полости близки к конфигурации отливки. По конструкции модели бывают не разъемными (цельными), разъемными и с отъемными частями. В серийном и массовом производствах применяют металлические и пластмассовые модели, в мелкосерийном и индивидуальном – деревянные. Модель имеет большие размеры, чем отливка или готовая деталь, т.к. изготавливается с учетом припусков на усадку (свойство литейных сплавов уменьшаться в объеме при затвердевании) и механическую обработку.

Модель формирует внешние контуры отливки. Для образования внутренних полостей отливки, отверстий и других сложных контуров служат стержни, которые устанавливают в углубления в форме. Эти углубления остаются после извлечения модели в форме от специальных выступов – стержневых знаков (рисунок 4), предусмотренных на модели.

 

 

Рисунок 4 – Литейная форма в сборе:

1 - опока; 2 – литниковая чаша; 3 - стояк; 4 - шлакоуловитель; 5 - стержень; 6 – полость литейной формы; 7 – вентиляционный канал; 8 - выпор; 9 - штырь

 

Весь процесс формовки осуществляется в опоках. Их наполняют формовочной смесью лопатами и уплотняют ее пневматическими и ручными трамбовками. После сборки литейная форма заливается жидким металлом. Для вывода газов и воздуха из формы при ее заливке изготавливают выпоры, одновременно служащие для контроля заполнения формы металлом. Газопроницаемость стенок формы повышают накалыванием вентиляционных каналов.

Для подвода расплавленного металла в полость формы, ее заполнения и питания отливки при затвердевании используется литниковая система – система вертикальных и горизонтальных каналов. Эта система должна обеспечивать заполнение литейной формы жидким металлом с необходимой скоростью, непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке, выход паров и газов из полости формы, задержание шлака и других неметаллических включений, иметь, по возможности, малый вес и легко отделяться от отливки.

Литниковая система (рисунок 5) состоит из литниковой чащи 1, стояка (вертикального конического канала) 2, шлакоуловителя 3 и питателей 4. Литниковая чаща служит для приема жидкого металла из ковша. В ней ослабляется динамический напор струи и частично отделяется из металла шлак. Шлакоуловитель трапецеидальный, сечение его большее, чем у питателей. Поэтому шлаковые и земляные включения успевают всплыть на поверхность металла и задержаться в шлакоуловителе. Питатели служат для подвода жидкого металла в полость формы и располагаются в нижней ее половине.

Рисунок 5 – Литниковая система

Во избежании брака отливок литниковая система должна быть заполнена жидким металлом на протяжении всего времени заливки формы. Разрыв струи приводит к засасыванию воздуха и шлака в полость формы и к образованию оксидных плён. Поэтому между элементами литниковой системы (питатели, шлакоуловитель, стояк) должно соблюдаться определенное соотношение, величина которого определяется маркой литейного сплава:

- для серого чугуна: Fп: Fш: Fст = 1:1,3:1,1

- для стали: Fп: Fш: Fст = 1:1,1:1,2

- для цветных сплавов: Fп: Fш: Fст = 1,5:1:0,9

Расчет литниковой системы производится по способу Озанна-Диттерта.

Сечение питателей находим по формуле:

, (3)

где G - масса отливки с литниковой системой, кг;

r – плотность материала отливки, кг/см3; (сталь 0,0073 кг/см3; чугун 0,0078 кг/см3; алюминий 0,0023 кг/см3)

t – продолжительность заливки, сек;

m – коэффициент расхода литниковой системы;

g – ускорение силы тяжести, см/с2; g=981;

Hp - расчетный напор метала, см.

, (4)

где GОТЛ – масса отливки, кг;

ν – выход годного, %;

Продолжительность заливки полости отливки определяем по формуле:

, (5)

где S – коэффициент, учитывающий толщину стенок отливки;

d – средняя толщина стенки отливки, мм;

Расчетный напор металла определяется по формуле:

, (6)

где Н – высота стояка от места подвода расплава в форму, см;

Р – высота отливки от места подвода расплава, см;

С - высота отливки, см;

По найденной площади поперечного сечения питателей Fп, с учетом количества питателей n, определяем площадь шлакоуловителя Fшл и стояка F.

 

Изготовление отливок в кокилях. Способ применяют в крупносерийном и массовом производстве. Этим способом отливки получают путем заливки расплавленного металла в металлические формы - кокили.

Наибольшее применение получило литье в кокиль алюминиевых и магниевых сплавов. Этим методом получают головки блоков автомобилей, поршни, корпуса масляных насосов и т.д. В отличие от разовых форм, разрушаемых после каждой заливки, кокили можно заливать металлом много раз.

Литейная форма изготавливается из теплостойкой легированной стали (обычно применяют 5ХНМ). Форма изготавливается разборной. Внутреннее очертание формы соответствует наружной конфигурации отливки. С целью исключения пригара заливаемого металла к поверхности формы внутренняя полость формы смазывается специальной краской или графитом.

При литье в кокиль сокращается рас­ход формовочной и стержневой смесей. Ко­кильные отливки имеют высокую гео­метрическую точность размеров и ма­лую шероховатость поверхности, что снижает припуски на механическую об­работку вдвое по сравнению с литьем в песчаные формы. Затвердевание отливок происходит в условиях интенсивного отвода теплоты из залитого металла, что обеспечивает более высокие плотность металла и ме­ханические свойства, чем у отливок, полученных в песчаные формы. Этот способ литья высокопроизводителен.

Недостатки кокильного литья: высо­кая трудоемкость изготовления коки­лей, их ограниченная стойкость, тру­дность изготовления сложных по кон­фигурации отливок, пониженная заполняемость формы, частое получение отбела в отливках из чугуна, что затрудняет их механическую обработку.

Конструкция кокиля для получения литой латунной гайки представлена на рисунке 6.

 

Рисунок 6 – Металлическая форма – кокиль:

1 - полуформа; 2 - стержень; 3 - литниковая чаща; 4 - стояк; 5 - шлакоуловитель;

6 - питатель; 7 - выпор; 8 - центрирующее отверстие; 9 - транспортировочный штырь

 

Порядок проведения работы

1. Произвести расчет параметров литниковой системы для своего варианта согласно таблицы 3.

 

Таблица 3 – Исходные данные для расчета литниковой системы

GОТЛ, кг ν, % материал S δ, мм μ H, см Р, см С, см n
сталь 1,85 0,34 8,6
7,5 чугун 1,9 0,38 9,0
алюминий 1,95 0,42 9,4
10,5 сталь 2,0 0,46 9,8
чугун 1,95 0,50 10,2
13,5 алюминий 1,9 0,46 10,6
сталь 1,85 0,42
16,5 чугун 1,8 0,38 11,4
алюминий 1,85 0,34 11,8
19,5 сталь 1,9 0,38 12,2
чугун 1,95 0,42 12,6
22,5 алюминий 2,0 0,46
сталь 1,95 0,50 13,4
25,5 чугун 1,9 0,46 13,8
алюминий 1,85 0,42 14,2
28,5 сталь 1,8 0,38 14,6
чугун 1,85 0,42
31,5 алюминий 1,9 0,46
сталь 1,95 0,50
34,5 чугун 2,0 0,46

 

2. Формовка по разъемной модели в двух опоках начинается с изготовления нижней полуформы и производится в следующей последовательности:

- нижнюю половину модели кладут плоскостью разъема вниз на подмодельную плиту, припыливают пудрой и накрывают нижней опокой;

- через сито просеивают облицовочную смесь, покрывая модель слоем толщиной 15-20 мм, а остальную часть опоки засыпают с избытком наполнительной смесью;

- уплотняют смесь ручной трамбовкой;

- срезают излишки формовочной смеси заподлицо с опокой;

- иглой накалывают вентиляционные каналы;

- набитую опоку переворачивают на 180º;

- на нижнюю полумодель устанавливают верхнюю полумодель и припыливают ее;

- плоскость разъема формы посыпают разделительным сухим песком;

- на нижнюю опоку по штырям накладывают верхнюю опоку;

- устанавливают модели шлакоуловителя, стояка, выпора;

- просеивают облицовочную смесь, уплотняя ее руками вокруг модели литниковой системы;

- засыпают верхнюю опоку с избытком наполнительной смесью;

- уплотняют формовочную смесь и срезают излишки смеси заподлицо с опокой;

- накалывают вентиляционные каналы в верхней полуформе и вырезают возле стояка литниковую чащу;

- удаляют из формы модели стояка и выпора;

- снимают верхнюю опоку и переворачивают на 180º;

- кистью смачивают формовочную смесь вокруг полумодели;

- удаляют полумодели из формы;

- в нижней полуформе вырезают питатели;

- устанавливают в нижнюю полуформу готовые стержни, если деталь с отверстием;

- накрывают верхней полуформой и нагружают.

3. Сборка кокиля:

- нагретые в печи полуформы с помощью транспортировочных штырей переносятся на стол;

- внутренняя поверхность полуформ смазывается графитолом;

- складывают по центрирующим штырям полуформы;

- устанавливают стержни.

 

Содержание отчета

В отчете указать тему и цель работы, используемое оборудование и инструмент, понятие о форме, ее материалах, литниковой системе, привести эскизы используемой модели, литниковой системы, формы в разрезе и полученной отливки.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое литейная форма?

2. Какие бывают формы в зависимости от их материала?

3. Что собой представляет литниковая система? Ее элементы?

4. Что должна обеспечивать литниковая система

5. Что такое опока? Что такое модель? Каковы ее конструкции? Из чего изготавливают модели?

6. Как готовиться формовочная смесь?

7. Какова технология изготовления разовой литейной формы?

8. Назначение выпора, вентиляционных каналов?

 

Литература

1 Рожнецкий И.А., Колесничеснко А.Г., Иванов В.Т. Практические и лабораторные работы по литейному производству. – К.: Вища школа, 1973.

2 Дальский А.М. Технология конструкционных материалов. – М.: Машиностроение, 1985.

3 Казаков Н.Ф., Осокин А.М. Технология металлов и других конструкционных материалов. – М.: Металлургия, 1975.


 

 

 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-09-13; просмотров: 292; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты