Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме

Федеральное агентство по образованию

 

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный  горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

По дисциплине:   ___Технология металлов и трубопроводно-строительных материалов___

^{(наименование  учебной дисциплины  согласно учебному  плану)}

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Тема: ____Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме_                                                                                                                                  

 

 

Автор: студент гр.   ТНГ-02        ____________________                      /Ильин А.Г./

           ^{(подпись)                          (Ф.И.О.)}

 

 

 

ОЦЕНКА: _____________

 

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ

 

Руководитель проекта  доцент       ______________________        / Болобов В.И. /

            ^{(должность)                                  (подпись)                                                        (Ф.И.О.)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2007

Содержание

 

1. Введение;
2. Назначение и конструкция детали, технические условия на её изготовление;
3. Разработка технологии получения литой заготовки;
4. Разработка технологии механической обработки;
5. Список литературы.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ. Чертежи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

Целью курсовой работы является разработка основных этапов проектирования технологического процесса отливки в песчаной форме, оптимального для производства данной детали.

Литье – технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных после затвердевания изделий.

Механическая  обработка — обработка заготовки из различных материалов при помощи физического воздействия различной природы с целью создания по заданным размерам изделия или заготовки для последующих технологических операций.

Исходными данными для  проектирования являются:

1. Чертёж детали с техническими условиями на её изготовление (корпус задвижки шиберной DN = 500 мм);
2. Марка литейного сплава (сталь 20ГСЛ);
3. Сведения о типе производства (годовая программа – 500 шт./год, мелкосерийное).

Этапы проектирования технологического процесса:

1. Определение способа формовки, приёмов, положения отливки в форме;
2. Назначение припусков на механическую обработку (на все обрабатываемые поверхности детали);
3. Чертёж эскиза модели (с учётом припусков на усадку и формовочных уклонов);
4. Чертёж эскиза стержневого ящика;
5. Чертёж эскиза стержня (с изображением арматуры и вентиляционных каналов);
6. Чертёж эскиза формы в сборе (с изображением литниковой системы).

Графическая часть работы включает в себя эскиз детали, эскиз отливки с указанием припусков на механическую обработку, эскизы модели, стержней и литейной формы в сборе.

2. Назначение  и конструкция детали, технические  условия на её изготовление

Задвижки шиберного  типа применяются в качестве запорного  устройства для перекрытия потока рабочей  среды в магистральных трубопроводах по транспортировке товарной нефти и нефтепродуктов, а также в технологических схемах перекачивающих станций и резервуарных парков, с температурой рабочей среды от –15 до +80 °С. Такие задвижки могут эксплуатироваться в районах с умеренным и холодным климатом, а также в сейсмоопасных районах до 9,5 баллов по шкале Рихтера. Изготовление и поставка по ТУ 374137-002-05785572-97.

Технические характеристики:

1. Герметичность затвора: по классу В (ГОСТ 9544-93);
2. Среда: нефть и нефтепродукты;
3. Температура рабочей среды: от –15 до +80 °С;
4. Температура окружающей среды: от –40 до +40 °с (климатическое исполнение У1), от –60 до +40 °С (климатическое исполнение ХЛ);
5. Присоединение к трубопроводу: под приварку;
6. Вид управления: электроприводной;
7. Срок службы: не менее 30 лет;

 

Шиберные задвижки изготавливаются  с условным диаметром прохода  от 350 до 1200 мм на давления 8,0; 10,0; 12,5; 15,0 МПа, с концами под приварку и  электроприводным управлением для наземной и подземной установки с заводским антикоррозийным покрытием. Уплотнение затвора выполнено из эластомерного материала, обладающего высокой износо- и эррозионностойкостью [4].

В данной курсовой работе будет рассмотрена задвижка DN = 500 мм в климатическом исполнении У1. Корпус задвижки литой, изготавливается из стали марки 20Л (сталь для отливок обыкновенная). Данная сталь применяется для изготовления шабот, арматуры, фасонных отливок, деталей сварно-литых конструкций и др. деталей, работающих при температуре от –40 до +450 °С. Основные свойства для этой стали в соответствии с ГОСТ 977-75 указаны в таблицах 1, 2, 3, 4, 5.

Литейно-технологические  свойства стали 20Л

Таблица 1

Свариваемость	Без ограничений (сварка производится без подогрева  и без последующей термообработки)
Флокеночувствительность	Не чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости	Не склонна
Линейная усадка, %	2,2 – 2,3

 

Химический состав в % стали 20Л

Таблица 2

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.17 - 0.25	0.2 - 0.52	0.35 - 0.9	до   0.3	до   0.045	до   0.04	до   0.3	до   0.3

 
Механические свойства при  Т = 20^°С материала 20Л

Таблица 3

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Отливки	до 100		420	220	22	35	500	Нормализация 880 - 900oC,Отпуск 630 - 650oC,

 
Физические свойства стали 20Л

Таблица 4

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2.01		54	7850		170
100	1.96	12.2	53		487	220
200	1.88	12.7	51		500	294
300	1.83	13.1	48		517	385
400	1.73	13.5	43		533	490
500	1.65	13.9	39		559	604
600	1.52	14.4	35		588	761
700	1.32	14.9	32		638	932
800	1.2	12.6	27		706	1101
900		12.4	27		706	1139
T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9

 

Температура критических  точек стали 20Л:

Ac₁ = 735 °С, Ac₃(Ac_m) = 854 °С, Ar₃(Arc_m) = 835 °С, Ar₁ = 680 °С

 

Обозначения

Таблица 5

Механические  свойства:
sв	- Предел кратковременной  прочности , [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной  деформации), [МПа]
d5	- Относительное  удлинение при разрыве , [ % ]
y	- Относительное  сужение , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB	- Твердость по  Бринеллю , [МПа]

Физические свойства:
T	- Температура,  при которой получены данные  свойства , [Град]
E	- Модуль упругости  первого рода , [МПа]
a	- Коэффициент  температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
l	- Коэффициент  теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала  , [кг/м3]
C	- Удельная теплоемкость  материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 

3. Разработка технологии получения литой заготовки

Основные этапы проектирования технологического процесса:

1. Выбор линии разъёма модели.

Отливка имеет сложную  конфигурацию (см. эскиз детали) с характерными выступами в верхней части для фланцевого соединения корпуса с крышкой. Оптимальным решением, обусловленным конструктивной сложностью детали, будет один разъём по линии вертикальной оси симметрии. Отверстия для фланцевого соединения рационально выполнить механически.

 

2. Способ формовки.

Способ формовки определяется серийностью производства, для мелкосерийного производства применяется ручная формовка. В зависимости от конфигурации и размеров отливки оптимально использование приёмов формовки в двух горизонтальных опоках по разъёмной модели. Рёбра жесткости необходимо выполнить в форме вручную.

 

3. Выбор положения отливки в форме.

Наиболее ответственной  частью корпуса задвижки является центральный  трубопровод (Dу = 500 мм), имеющий два конца под приварку, поэтому целесообразно расположить отливку вертикально относительно оси симметрии для того, чтобы отливаемый трубопровод с рёбрами жёсткости находился в нижней центральной и боковых частях формы.