Технологический процесс изготовления отливки

 

2.8 Расчет времени запрессовки.

 

 

где δ – преимущественная толщина стенки отливки

К – коэффициент затвердевания

 

2.9 Расчет усилия запирания формы.

 

 

 

 

 

где Fпр – площадь проекции отливки с литниковой системой на плоскость разъёма пресс-формы;

Руд. пр. – удельное давление в камере прессования (берется из технического паспорта на машину );

 – поправочный коэффициент  для машины с вертикальной камерой прессования (0,5–0,6);

 – скорость прессования;

 – плотность металла;

 – модуль упругости расплава;

 – плотность рабочей жидкости, например, масла;

 – скорость распространения звуковой волны в жидкости механизма прессования, примерно 1000…1200 м/с.[4]

Из расчета видно, что усилия запирания машины вполне достаточно для плотного запирания формы.

 

2.10 Выбор давления прессования.

Рекомендуемое давление прессования, учитывая толщину стенки отливки, конфигурацию отливки и тип сплава (по табл. 2.27 пос. № 1321), составляет 60 МПа. Давление определяется исходя из сплава и толщины стенки отливки.

Для уменьшения усадочной пористости осуществляется подпрессовка в конечный момент прессования, для чего используют механизмы прессования с мультипликацией давления на расплав в камере прессования машины.

3 Разработка конструкции  пресс-формы.

3.1 Конструкция пресс-формы.

 

Пресс-форма имеет две рабочие полости для получения отливок, стержни для выполнения двух отверстий, системы каналов для подвода расплава в рабочую полость (литниковую систему) и отвода воздуха и газов из полости формы (вентиляционную систему), а также системы толкателей для выталкивания отливки из пресс-формы и системы для извлечения стержней.

Кроме основных деталей, пресс-форма имеет ряд вспомогательных крепежных деталей, конструкции и размеры которых определяются стандартами. Формообразующие детали являются наиболее ответственными, так как они соприкасаются с жидким расплавом и наиболее сильно подвергаются термическим и механическим нагрузкам. К формообразующим деталям относятся вкладыши, вставки, литниковая втулка, рассекатель, стержни и выталкиватели.

Конструктивные детали служат для установки формообразующих деталей в подвижной и неподвижной полуформах, обеспечения их точного взаимного расположения и направления, а также для крепления пресс-формы к машине. К этим деталям относятся неподвижные плиты-обоймы, плиты подкладные и прижимные, плиты выталкивателей, бруски, постаменты, контртолкатели, направляющие колонки, направляющие втулки, упоры и др.

Детали механизмов пресс-формы входят в приводы стержней, выталкивателей, контртолкателей. Они должны обеспечивать перемещение без перекосов всех подвижных частей пресс-формы в условиях повышенной температуры, а также обеспечивать стабильное положение формообразующих деталей во время запрессовки жидкого металла. К деталям механизмов относятся ползуны, втулки, фиксаторы и замки.[4]

Пресс-формы для литья под давлением деталей из цветных сплавов соответствуют требованиям ГОСТ 19946-74.

Узлы и детали пресс-форм изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 19933-74…19945-74.

3.2 Устройство для извлечения  стержней.

Стержни, которые требуется извлекать из полости формы, имеют размеры: 80 мм и диаметр, равный 14,5 мм, располагаются в пуансоне; расстояние, на которое необходимо удалять стержни равно 40 мм.

Для извлечения стержней используем клиновые механизмы, состоящие из клина-пальца и ползуна. Использование таких механизмов позволяет совместить раскрытие пресс-формы и удаление стержней. Поскольку применение клиньев рекомендуется при удалении стержней на расстояние до 40 мм, их использование является наиболее рациональным при изготовлении данной отливки. Угол наклона клина к продольной оси машины должен быть не более 25о. Рабочая длина определяется по формуле:

 

где S – ход бокового стержня, мм;

C – добавочный ход бокового стержня, принимается равным 3…5 мм;

 – угол наклона клина, принимается  равным 10…25о

Диаметр клина может быть рассчитан по формуле:

 

где – предел прочности на изгиб, 250…500 МПа;

Р – усилие, воспринимаемое клином– пальцем, равное силе обжатия стержня отливки, рассчитанное по формуле:

    

S – площадь поверхности отливок, которая обжимает вставку, см²

р – усилие обжатия, 100…200 кг/см2

– литейный уклон; – коэффициент трения 0,36 для цинковых сплавов.

3.3 Исполнительные размеры  рабочей полости литейной формы.

 

Размеры отливки по сравнению с размерами рабочей полости формы уменьшаются на величину усадки. Поэтому рабочая полость формы с учетом расширения в результате нагрева и нанесения защитного покрытия должна иметь размеры, больше размеров отливки на величину усадки, а точнее на 1,0 %.

Габаритные размеры металлической формы для литья под давлением выбираем согласно ГОСТ 19933-74:

L= 360 мм,    L1= 415 мм

B= 360 мм,   В1= 415 мм

H= 320 мм

hматрицы= 50 мм

hпуансона= 50 мм

A= 250 мм

A1= 310 мм

Масса формы = 690 кг

 

3.4 Нагрев и охлаждение  пресс-формы.

 

Перед началом заливки форма должна быть нагрета до 150…180° С. Рабочая температура формы поддерживается в течение всего процесса литья, не допускается перегрев формы. Нагрев формы осуществляется с помощью газовых горелок.

Система терморегуляции включает датчики для измерения температуры пресс- формы в заданных местах – термопары .[6]

 

 

 

3.5 Материал для изготовления  пресс-формы.

 

Материалы формообразующих деталей не должны вступать в физико-химическое взаимодействие с расплавом, должны обладать высоким сопротивлением термоциклическим нагрузкам, высокой твердостью, вязкостью и прочностью при нагреве, малым коэффициентом термического расширения, хорошо обрабатываться, мало деформироваться при термической обработке. Такими свойствами обладают специальные стали, легированные вольфрамом, хромом, никелем, молибденом, ванадием. Конструктивные детали пресс- формы изготовляются из конструкционных сталей 35, 40, 40Х, 45.[3]

Для придания необходимых служебных свойств формообразующие детали пресс-формы подвергаем термической и химико-термической обработке – низкотемпературному цианированию на глубину 0,05…0,2 мм.

 

Детали	Марки стали	HRC поверхности
Вкладыши, вставки, стержни, рассекатели, втулки литниковые. Плиты-обоймы, ползуны, рейки, втулки стержней. Плиты подкладные. Колонки, направляющие, контртолкатели. Втулки ползуна, втулки стержней	5XНМ   40Х 45   У10А   40Х	58…62   30…34     –   50…55   48…52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6 Выбор состава смазки для формообразующей поверхности

пресс-формы и способ ее нанесения.

 

Для предохранения рабочей поверхности пресс-форм от налипания и эрозионного воздействия расплава, уменьшения трения при извлечении стержней и облегчения извлечения отливок на рабочую поверхность наносим жирную смазку (Прессол Э-1) .

3.7 Проектирование вентиляционной системы пресс-формы.

Глубина вентиляционных каналов составляет 0,1 мм.

Выбор делается исходя из режима заполнения, места расположения вентиляционных каналов, скорости прессования и состояния сплава во время запрессовки (табл. 2.28 пособие № 1321).

 

 

 

4. Технология плавки и разливки сплава.

4.1 Шихтовые материалы.

 

Состав сплава ЦАМ4-1:

Легирующие элементы, %			Примеси, % не более
Al	Cu	Mg	Pb	Fe	Sn	Cd	Si	∑
3.5-4.3	0.75-1.25	0.02-0.06	0.01	0.05	0.002	0.005	0.015	0.082

 

Расчет шихты

 

Шихтовые материалы		Цена р/т	Элементы			Примеси
			Al	Cu	Mg	Pb	Fe	Sn	Cd	Si		Zn
						не более
Отходы	Х1	5500	4	1	0.04	0.01	0.05	0.002	0.005	0.015		94.2
А85	Х2	6300	99.85	0.01	–	–	0.08	–	–	0.06		–
Мг96	Х3	8000	0.006	0.002	99.96	–	0.004	–	–	0.004		–
М1	Х4	6100	–	99.9	–	0.005	0.005	0.002	–	–		–
Ц1	Х5	6200	–	0.002	–	0.02	0.01	0.001	0.01	–	99.95

 

Угар, %

1

0.7

2.5

0.7

–

–

<0.2

1

 

Отходы – возврат собственного производства

А85 – технический алюминий (ГОСТ 11069-74)

Мг 96 – первичный магний (ГОСТ 804-72)

М 1 – медь (ГОСТ 859-78)

С учетом угара состав сплава изменяется и соответствующие расчеты дают следующие содержание элементов в сплаве.

 

Al, %	Cu, %	Mg, %	Pb, %		Fe, %	Sn, %	Cd, %	Si, %
3.54-4.34	0.76-1.26	0.021-0.062	<0.01	<0.05		<0.002	<0.005	<0.015

 

Ограничения:

 

5500X1+6300X2+8000X3+6100X4+6200Х5>>MIN

4X1+99.85X2+0.006X3>3.54

4X1+99.85X2+0.006X3<4.34

X1+0.01X2+0.002X3+99.9X4+0.002Х5>0.76

X1+0.01X2+0.002X3+99.9X4+0.002Х5<1.26

0.04X1+99.96X3>0.021

0.04X1+99.96X3<0.062

0.01X1+0.005X4<0.01

0.05X1+0.08X2+0.004X3+0.005X4<0.05

0.002X1+0.002X4<0.002

0.005Х1<0.005

0.015Х1+0.06Х2+0.004Х3<0.0015

X1=0.65

X1+X2+X3+X4+Х5=1

 

Результаты расчета:

 

X1=0.65000   X2=0.12499    X3=0.00021  X4=0.01261 X4=0.21219

 

 

 

4.2 Выбор плавильной  печи, технология плавки.

 

Плавка сплава ЦАМ4-1 проводится в индукционной тигельной печи.

Плавка цинка и сплавов на его основе ввиду их низкой температуры плавления не представляет особых затруднений. Для плавления применяют различные по конструкции печи. В цехах литья под давлением плавку ведут в тигельных печах в чугунных тиглях. Цинк легко окисляется. Высокая химическая активность компонентов сплава обусловливает образование на поверхности расплава пленки шпинели ZnAl204. В процессе загрузки шихты и перемешивания оксидная пленка разрушается, обрывки ее замешиваются в расплав. Обогащению расплавов оксидными пленами в большей мере способствует использование некомпактных шихтовых материалов (литников, стружки, сплесов). Для снижения интенсивности окисления плавку цинка и его сплавов ведут под покровом древесного угля.                                                                                                                  Обогащение оксидными включениями происходит также в результате взаимодействия расплавов с футеровкой печи.