Материаловедение. Технология конструкционных материалов

Таблица 1.5 – Допустимая температура в производственных помещениях

Наименование помещения	Расчетная температура, °С
	в холодный период года	в теплый период года
Склады металла Печные залы Травильные отделения Отделение очистки металла Кабины крановщиков	не нормируется +15 +18 +18 +20	Не более чем на 5°С выше наружной

 

         Основными вредными и опасными производственными факторами литейного производства являются запыленность и загазованность литейных цехов, особенно в производстве отливок в песчаные формы. Длительное воздействие пыли и газов может привести может привести к ухудшению здоровья работающих.

         При организации работ необходимо  полностью исключить опасность  поражения электрическим током.  Основные меры защиты от поражения  электрическим током при проведении  работ в литейном или термическом  цехе следующие: тоководящие части оборудования должны быть недоступны для случайного прикосновения, устранения возможности поражения при появлении напряжения на корпусе оборудования.

         Источники пыли, вредного газа  и пара изолируются и снабжаются  местной вентиляцией.

         Рабочий в термическом цехе  должен работать в спецодежде  и в рукавицах, чтобы не получить ожог от горячего материала. Работать обязательно в темных очках.

         Чтобы свести до минимума возможность  производственного травматизма и профессиональных заболеваний, необходимо проводить обучение рабочих основам гигиены и техники безопасности. Поступающий на предприятие рабочий, независимо от того на каком участке он будет работать, получает вводный инструктаж. Его знакомят с основными мерами по охране труда. В цехе на рабочем месте вновь принятый рабочий получает основной инструктаж, подробно знакомящий его с условиями труда и обучающий технике безопасности с показом безопасных приемов труда на рабочем месте[11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ В РАЗОВОЙ  ФОРМЕ ДЛЯ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

 

         2.1 Обоснование выбора способа получения отливок

       Сложные и фасонные заготовки можно получить путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки. При охлаждении металл затвердевает и образует отливку.

 

         2.2 Чертеж детали

         Конструкция и размеры детали показаны на чертеже 2.1.

     Заданная  деталь – шкив тормозной лебедки трактора ТДТ-55.                 

 

         2.3 Разработка чертежа отливки

         Основой для разработки чертежа отливки служит чертеж детали. Разработку начинают с анализа технологичности отливки, требований к наиболее ответственным ее частям, свойств используемого сплава и т. д. Поверхности, предназначенные для механической обработки должны иметь знак обработки (Ö).

    

         2.3.1 Выбор плоскости разъема

         Технологичность получения отливки определяется правильности выбора плоскости разъема. Разъем литейной формы целесообразно совместить с разъемом модели. Шкив тормозной лебедки отливается в двух опоках. Линия разъема показана на чертеже и делит его на две неравные части. Большая по габаритам часть размещается в нижней опоке. На чертеже отливки (чертеж 2.2), показан штрих  пунктирной   линией,  заканчивающий   знаками   «х-----х», а направление разъема – сплошной основной линией (со стрелками), перпендикулярной линии разъема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

Положение отливки в  форме при заливке обозначают буквами В (верх) Н (низ). Наиболее ответственные поверхности отливки располагают в нижней части формы или вертикально, т.к. в верхней части формы скапливаются газы, неметаллические включения, что способствуют появлению газовых раковин.

    

         2.3.2 Определение припусков на механическую обработку

        Припуски на механическую обработку наносят на чертеж там, где стоят знаки механической обработки (Ö).

         Припуски назначаются на посадочные внутренние цилиндрические поверхности, а также на торцевые поверхности. На чертеже 2.2 припуски указаны сплошными тонкими линиями.

         Величина припусков зависит от габаритных размеров обрабатываемой поверхности, и от положения ее при заливке. Величину припуска определяем по таблице . Припуски на нижние и боковые поверхности – 3мм, на верхние – 3,5мм. Припуски на верхние поверхности увеличены из-за неметаллических включений, пузырьков газа, всплывающих на поверхность жидкого металла.

 

       2.3.3 Определение  минимально  допустимой толщины стенок   отливки

         Минимальная толщина стенки, которая может быть получена данным способом литья, зависит от жидкотекучести металла и габаритных размеров отливки. Поэтому минимальную толщину стенки детали проверяют на минимальную допустимую толщину стенки отливки S, которая зависит от параметра N, учитывающие габаритные размеры отливки. Параметр Т определяется      по    формуле: N =                    , м,

где   L – наибольший размер отливки; b и h – соответственно ширина и высота отливки, м.

                     N=              = 0,541 (м).

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Зная параметр N =1, по таблице определяем минимальную допустимую толщину стенки отливки Smin =8мм, по чертежу конструктивная минимальная величина Smin =12,5мм; 12,5>8, следовательно, заливка металла в форму будет хорошая.

 

           2.3.4 Определение радиусов галтелей и закруглений

         Сопряжение стенок отливки, так же как и модели, должны быть плавными, т.е. скругленными. Скругления внутренних углов называют галтелями, наружных – закруглениями. Галтели и закругления облегчают удаление модули из формы, уменьшают возможность появления трещин и усадочных раковин в отливках. Величину радиуса галтели (закругления) определяют по формуле: r =(1/3…1/5)×           , мм, где S1 и S2 – толщины сопрягаемых стенок отливки, мм.  

   

         2.3.5 Определение формовочных уклонов

        Формовочные уклоны назначают в тех случаях, когда деталь не имеет конструктивных уклонов, обеспечивающих свободное извлечение модели из формы. Существует три возможных варианта выполнение уклонов: путем увеличение размеров отливки («в плюс») на обрабатываемую поверхность сверх припусков на механическую обработку; путем одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки («в плюс–минус») на не обрабатываемых поверхностях, которые не сопрягаются с другими деталями, или при толщинах стенок не более 12мм; путем уменьшения размеров отливки («в минус») на необрабатываемых поверхностях, сопрягаемых с другими деталями, или при толщинах более 12мм.

     

         2.4 Разработка чертежа модели

         Модель – это приспособление, с помощью которой получают полость в форме с размерами, близкими к размерам отливки.

     При разработке чертежа модели за основу принимают форму и размеры отливки и увеличивают на величину литейной усадки (ВЧ– 50–1%).

     В единичном  производстве модели изготавливают  из древесины.

     Модель  имеет стержневые знаки, которые  служат для получения в формовочной смеси полости, в которые укладываются и центрируются стержни. Конструкция и размеры модели показана на чертеже 2.3.

       2.5 Разработка чертежа стержня

         Стержни служат для образования в отливках отверстий и внутренних полостей. В единичном мелкосерийном производстве литейные стержни изготавливают в стержневых ящиках ручным способом.

     К основным  элементам конструкции стержня  относят знаковые части, которые служат для установки стержня в форме и обеспечивают его фиксацию. Величина стержневых знаков определяется по таблице 4.7а. Формовочные уклоны на знаковых частях стержня принимают в пределах от 6 до 10°. Числовые значения размеров стержня показаны на чертеже 2.4 [14].

 

6. Определение массы отливки

         Масса отливки определяется по формуле: Q =V×r, где V – объем, м³; r –плотность металла, кг/м³.

     Для расчета  объема отливки, разобьем ее  на несколько частей цилиндрической формы. Затем по формуле Vц =pR²h найдем объем каждой цилиндрической части и сложим все полученные объемы: Vотл = Vа+Vв+Vс = ((V1 –V2)+ (V3 –V4) + (V5 –V6)) =((pR²1h1 – pR²2h2)+ (pR²3h3 – pR²4h4)+ (pR²5h5 – pR²6h6)) =((3,14×0,1435²×0,0905 – 3,14×0,125²×0,0905)+(3,14×0,125²×0,026 – 3,14×0,0975²×0,026)+(3,14×0,0975²×0,052–3,14×0,068²×0,052))=0,0014+0,0005 +0,00079 = 0,00269 (м³); Q = 0,00269×7300 = 19,64 (кг).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.1 Выбор размеров опок

         Применяемые в литейных цехах опоки изготавливают из стали, чугуна, алюминиевых сплавов и в некоторых случаях в условиях индивидуального производства из древесины.

         Прежде чем выбрать размеры опок, следует определить место расположения литниковой системы и по таблице принять расстояния между элементами модели, литниковой системы и стенками опок. Полученные размеры опок округляют и из таблицы 4.9 выбирают внутренние размеры опок l=450мм; b=450мм; h=250мм, где l;b;h – длина, ширина и высота [14].

 

         2.6.2 Расчет элементов литниковой системы   

         Литниковая система – это система каналов, предназначенная для подвода расплавленного металла и полость литейной формы и питания отливки при затвердевании.

Основными элементам  и литниковой системы являются литниковая чаша или воронка, стояк, шлакоуловитель, питатель, выпор.

         Литниковая чаша предназначена для приема жидкого металла из ковша и удержания шлака, попавшего вместе с металлом в чашу. Стенки чаши выполняются под углом 45º, а дно перед входом в стояк имеет возвышение (порожек).

         Литниковая воронка представляет собой расширение верхней части стояка и предназначена для приема жидкого металла.

         Литниковый стояк – вертикальный канал для подачи жидкого металла из чаши к другим элементам системы. Стояк выполняют в верхней полуформе с конусностью до 5º.

         Шлакоуловитель служит для распределения металла из стояка по питателям и улавливания шлаков, движущихся вместе с жидким металлом. Он имеет трапецеидальную форму и расположен в верхней полуформе.   Питатель – это литниковый канал предназначен для подвода жидкого металла в полость формы. Питатель выполняют по разъему в нижней полуформе.

         Выпор предназначен для выхода газов из полости формы, питания отливки при затвердевании и облегчения контроля заполнения формы. Количество выпоров зависит от размеров и конфигурации отливки, а устанавливают их в самых высоких точках верхней полуформы. Выпор имеет конусность до 5º с сечением у основания ½ – ¼ сечения стенки отливки.

         Припыль является добавочной частью отливки, служащей для ее питания в процессе затвердевания и для предотвращения появления в отливке усадочных раковин. Остальные функции припыли те же, что и выпора.

         Литниковая система оказывает существенное влияние на качество отливки и расход металла.

         Вначале рассчитывается наиболее узкое сечение литниковой системы. Для сужающей системы, наиболее часто используемой при литье в песчаные формы, узким сечением является питатель, суммарная площадь которого определяется по эмпирической формуле:

SFmin =          , мм²;

где t - продолжительность заливки, с; m - коэффициент расхода металла: для чугунного литья 0,27 – 0,55; g – ускорение свободного падения, м/c² (g=9,83 м/c²); H_р – расчетный напор, м.

         Так как продолжительность заливки и расчетный статический напор нам известны, то найдем сначала две величины: продолжительность заливки формы t, с для отливки массой до 450 кг определяют по формуле: t= кÖQ , с где к – коэффициент, учитывающий толщину стенки отливки S, мм: