Проектирование цеха литья в кокиль мощностью 4000 т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологическая часть

 

 

 

Содержание

Введение……………………………………………………………………3

1.Описание отливки «Корпус НШ-50А»………………………………….4

2.Выбор положения отливки в форме…………………………………….5

3.Выбор плоскости разъема ………………………………………………6

4.Определение величины припусков на механическую обработку……7

5.Выбор и расчет литниковой системы…………………………………..12

6. Расчет прибылей ………………………………………………….……15

7.Техпроцесс изготовления отливки «Корпус НШ-50А»………………18

Список литературы…………………………………….………………….21

 

 

 

Введение

В данном разделе проекта предложен технологический процесс изготовления отливки «Корпус НШ-50А» литьем в кокиль.

Изучены условия работы и требования предъявляемые к детали.

Выбрана положение отливки в форме, определено место подвода металла к отливке, выбран тип литниковой системы, представлен расчет определения припусков на механическую обработку, расчет элементов литниковой системы.

 

 

 

1.Описание отливки «Корпус НШ-50А»

Литая деталь «Корпус НШ-50А» имеет высокий уровень механических свойств, которые обеспечиваются заданными свойствами металла и конструктивными особенностями.

Исходя, из конструктивных особенностей деталь имеет 3 стержня.

В данной технологии, отливка характеризуется всеми компонентами, посредством которых снижался бы процент брака отливок.

Конструкция детали обеспечивает заданные эксплуатационные свойства и позволяет изготавливать её с наименьшими затратами.

Отливка изготавливается в цехе кокильного литья серийного производства.

Для получения отливки используют сплав АК8М.

Отливка изготавливается на однопозиционной кокильной машине с вертикальной плоскостью разъема CGU 06.12.01.

 

 

2. Выбор положения отливки в форме

Правильное положение отливки в форме обеспечивает получение требуемого получения качества. Выбираем вертикальное расположение отливки в форме.

Выбор положения отливки в форме производим по следующим соображениям:

- выбранное положение отливки в форме при заливке способствует её направленному затвердеванию;

- тонкие части отливки расположены  внизу

- массивные части вверху, устанавливая  на них прибыли и питающие выпоры;

- выбранное положение способствует поступление в полость формы спокойной струи металла;

- обеспечивается надежное улавливание  плен и шлака, образовавшихся  в металле до поступления его  в форму.

 

3. Выбор плоскости разъема

Определение рационального разъема формы имеет большое значение для получения качественной отливки. Выбранная линия разъема отвечает следующим положениям:

- обеспечение требуемых  усилий для разборки кокиля;

- надежное запирание  формы в период заливки и  формирования отливки;

- извлечения металлических  стержней и удаления отливок;

- поддержания заданной  технологическим процессом продолжительности  нахождения отливки в форме;

- поддержания заданного  теплового режима кокиля.

 

4. Определение величины припусков на механическую обработку

Припуск на механическую обработку - это слой металла, снимаемый режущим инструментом в виде стружки в процессе механической обработки. Величиной припуска на обработку называется толщина этого слоя, измеряемая в мм.

Величину припусков на механическую обработку отливок устанавливаем по ГОСТ 26645-85.

1. Исходными данными для каждой поверхности при определении припусков на механическую обработку являются:

1. Номинальный размер детали от базы до обрабатываемом поверхности:

1) NRD=99 мм;

2) NRD=99 мм;

3) NRD=146 мм;

4) NRD=146 мм;

5) NRD=55 мм.

2. Верхнее отклонение размера 

1) WO=0;

2) WO=0;

3) WO=+0,04 мм;

4) WO=+0,04 мм;

5) WO=+0,03 мм.

3. Нижнее отклонение размера 

1) NO= -0,05 мм;

2) NO= -0,05 мм;

3) NO= -0,04 мм;

4) NO = -0,04 мм;

5) NO = 0.

4. Допуск размера детали DRD = WO - N0:

1) DRD= 0-(-0,05)= 0,05 мм;

2) DRD= 0-(-0,05)= 0,05 мм;

3) DRD= 0,04 – (-0,04) = 0,08 мм;

4) DRD= 0,04 – (-0,04) = 0,08 мм;

5) DRD= 0,03 – 0 = 0,03.

5 Допуск формы и расположения  элементов детали:

1) DFRD= 0,02  Lmax = 140 мм;

2) DFRD= 0,02  Lmax = 140 мм;

3) DFRD= 0,5*DRD = 0,5*0,08 = 0,04 мм;

4) DFRD= 0,5*DRD = 0,5*0,08 = 0,04 мм;

5) DFRD= 0,01  Lmax = 99 мм.

6. Шероховатость поверхности детали:

1) SHD= Ra 2,5;

2) SHD= Ra 2,5;

3) SHD= Ra 6,3;

4) SHD= Ra 6,3;

5) SHD=Ra 1,6;

7. Тип размера:

1) WR 2;

2) WR 2;

3) WR 1;

4) WR 1;

5) WR 3;

8. Технический уровень технологии  механообработки:

Выбираем автоматизированное оборудование. Степень точности

станков - нормальная. Уровень точности обработки - средний.

TUTMO = 0.

9. Размер самой тонкой из стенок, выходящей на разъем формы:

RTSF = 40 mm.

10. Размер самой тонкой из стенок, формируемой с участие стержней:

RTSS= 6 мм.

11. Минимальный и максимальный размер элемента детали для определения степени коробления:

.

 

2. Общими данным для каждого способа литья являются.

1. Класс размерной точности. Выбираем литье в кокиль.

KRT - 9.

2. Степень точности поверхности:

STP – 11.

3. Класс точности масс:

КТМ – 12.

4. Рид припусков:

RP=5.

5. Шероховатость поверхности отливки:

SHO - Ra 20.

6. Допуск смешения:

1) Допуск смешения отливки по плоскости разъёма

DS1= f(RTSF;KRT) = 2,0;

2) Допуск смешения вызванный перекосом стержней

DS2= f(RTSS;KRT) = 1,2;

Принимаем DS=1,2.

7 Тип формы:

Применяем многоразовую форму (кокиль) выбираем литье, для цветных термообрабатываемых отливок.

3. Припуски назначают на каждую обрабатываемую поверхность для данного способа литья в следующей последовательности:

1. Допуск размера отливки DRO=f(KRT;NRD;WR):

1) DRO= f(9; 99; WR2)=2,2 мм;

2) DRO= f(9; 99; WR2)=2,2 мм;

3) DRO= f(9; 146; WR2)=2,0 мм;

4) DRO= f(9; 146; WR2)=2,0 мм;

5) DRO= f(9; 55; WR2)=2,4 мм.

2. Вид механической обработки WMO1=f(DRO;DRD/DRO);

1) WMO1= f(2,2; 0,05/2,2)-чистовая;

2) WMO1= f(2,2; 0,05/2,2)-чистовая;

3) WMO1= f(2,0; 0,08/2,0)-чистовая;

4) WMO1= f(2,0; 0,08/2,0)-чистовая;

5) WMO1= f(2,4; 0,03/2,4)-тонкая.

3 Степень коробления SK= f( ;кокиль и ТО):

SK= 9.

4. Допуск формы и расположения элементов отливки DFRO = f(SK; Lmax):

1) DFRO= f(6; 140) = 0,5 мм;

2) DFRO= f(6; 154) = 0,5 мм;

3) DFRO= 0,25*2 = 0,5 мм;

4) DFRO= 0,25*2 = 0,5 мм;

5) DFRO= f(6; 99) = 0,4 мм.

5. Вид механической обработки WMO2 = f(DFRD;DFRO):

1) WMO2= f(0,02; 0,5)- чистовая;

2) WMO2= f(0,02; 0,5)- чистовая;

3) WMO2= f(0,04; 0,5)- чистовая;

4) WMO2= f(0,04; 0,5)- чистовая;

5) WMO2= f(0,01; 0,4)- тонкая.

6.Вид механической обработки WMO:

1) WMO – чистовая;

2) WMO – чистовая;

3) WMO – чистовая;

4) WMO – чистовая;

5) WMO – тонкая.

7.Общий допуск элемента отливок DOP= f(DRO;DFRO):

1) DOP= f(2,4; 0,5)=2,4 мм;

2) DOP= f(2,0; 0,5)=2,4 мм;

3) DOP= f(2,0; 0,5)=2,4 мм;

4) DOP= f(2,0; 0,5)=2,4 мм;

5) DOP= f(2,4; 0,4)=3,2 мм;

8. Припуск на механическую обработку P1= f(DOP;TUTMO;WMO;RP):

1) P1= f(2,4; 0; чистовая; 5)= 3,5/2= 1,75 мм;

2) P1= f(2,4; 0; чистовая; 5)= 3,5/2= 1,75 мм;

3) P1= f(2,4; 0; чистовая; 5)= 3,5 мм;

4) P1= f(2,4; 0; чистовая; 5)= 3,5 мм;

5) P1= f(3,2; 0; чистовая; 5)= 4,6/2= 3.2 мм.

Обозначение точности отливки приводят в следующем порядке KRT-SK-STP-КТМ См DS ГОСТ 26645-85.

Точность отливки 9-6-11-12- См 2 ГОСТ 26645-85.

Масса отливки кг

Масса отливки 2- 0,25- 1,28- 3,53 ГОСТ 26645-85

 

 

5. Выбор и расчет литниковой системы

В связи с особыми свойствами алюминиевых сплавов (повышенная усадка, возможность окисления при заливке, склонность к образованию плен, газовой пористости и др.) возникает необходимость устройства особых литниково-питающих систем. Необходимо учитывать особенности литья в кокиль, состоящие, прежде всего, в повышенной скорости охлаждении металла и газонепроницаемости формы, которые вызывают повышенную опасность образования газоусадочных и газовых раковин, недоливов, неспаев, загрязнений неметаллическими  включениями.

При конструировании кокилей стремятся свести до минимума количество и площадь поверхностей разъема, что затрудняет, а часто делает невозможным применение разветвленной литниковой системы с использованием элементов, задерживающих шлаковые включения и обеспечивающих ламинарность потока. Острые кромки каналов, выполненных в кокиле, способствуют образованию завихрений потока металла, в результате чего облегчается разрыв окисных плен и попадание их внутрь расплава. Все эти особенности и определяют выбор элементов и конструкции литниковой системы для литья в кокиль.

Для данной отливки применяем расширяющуюся литниковую систему, которая обеспечивает минимальную скорость струи металла на выходе из питателей в форму с подводом расплава сбоку через щелевой литник. Эта литниковая система сохраняет основные преимущества сифонной заливки и способствует направленному затвердеванию отливки. Стояк выполняют сложной конфигурации (змеевидный) с подводом металла в нижнюю часть отливки.

Расчет литниковых систем и выбор их конструктивных размеров при литье в кокиль, осуществляют по тем же методикам, исходя из тех же рекомендаций, которые разработаны для литья в песчаные формы.

Для алюминиевых сплавов расчет суммарного сечения питателей производится по формуле:

 

, где

G- масса одной отливки плюс масса литниковой системы, кг;

μ- общий коэффициент расхода литниковой системы, принимается в пределах 0,6¸0,7.

β- коэффициент торможения;

;

τ- оптимальная продолжительность заливки, с;

, где

S- коэффициенты продолжительности заливки, принимаем S= 3,0 т.к. заливка металла происходит снизу.

 

- высота напора в полости, см;

 

 

 Определение  геометрических размеров элементов  литниковой системы

 Для  мелких алюминиевых отливок  при литье в кокиль рекомендуется  соотношение:

∑Fс: Fл.х.: Fпит.=1 : 2 : 3 = 1,0 : 2,0 : 3,0

 Выбираем незамкнутую литниковую  систему и рассчитываем размеры:

 

а)Стояк

Площадь сечения стояка:

Fс.= 1,0 см²

Определяем диаметр стояка 

мм

 

 

б)Литнековый ход

Fл.х. =2,0  см²

Форма сечения шлакоуловителя – трапеция 

а = 10 мм; b = 20 мм.

в) Питатель 

Fпит = 3,0 см²

Форма сечения питателей – трапеция

а =55 мм; b = 5,4

 

 

6.Расчет прибылей

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.

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. а).

 

 

Рис. а. Термический узел.

Прибыль №1

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

,

где a – толщина боковой стенки, a = 20 мм;

D – наружный размер узла, D = 146 мм;

Do – внутренний размер узла, Do = 110 мм.

Диаметр кольца компенсирующего металла, см:

,

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

Диаметр прибыли, см:

Dп = do + d,

Dп = 11,2 + 28,3 = 39,5мм

Высота прибыли, см:

Нп = 2(do + 0.85* Dп,)

Нп = 2(11,2 + 0.85*39,5) = 90мм

 

 

7. Техпроцесс изготовления отливки «Корпус НШ50»

А. Приготовление расплава.

1. Приготовление сплава АК8М вести согласно ТТ-616. Готовый металл перелить при помощи разливочного ковша в раздаточную печь.

2. Обработать расплав инертным газом (аргон) марки А ГОСТ 10157-79 в течении 10…12 мин при давлении 0,25±0,05 кгс/см².

3. После обработки расплава аргоном удалить с поверхности шлак.

4. Взять образцы на хим. анализ и мех. свойства.

Б. Подготовка к заливке отливок.

1. Перед началом каждой новой сменой кокиль пескоструить или очищать металлической щеткой от краски.
2. Для покраски кокиля использовать краску «2К» следующего состава:

Вода    1 литра.

Окись цинка   0.15 литра.

Жидкое стекло  0.02 литра.

3. Остальные требования по ТТ-510.

В. Заливка сплава в кокиль.

1. Набрать заливочным ковшом из раздаточной печи сплав.
2. Снять шлак с зеркала металл в ковше.
3. Залить сплав в кокиль через литниковую систему.
4. Остатки металла в ковше слить в изложницу.
5. Температура расплава в печи должна соответствовать температуре 700±20ºС.
6. Температуру в раздаточной печи.