Разработка технологического процесса изготовления детали

 

- преобладающая или средняя  толщина стенки отливки,  мм;

 

4. Поскольку отливка имеет  малые габариты и простую конфигурацию, принимаем коэффициент расхода  металла .

 

5. Определяем расчетный  напор металла. В нашем случае  заливка осуществляется сбоку  и .

 

6. Определяем минимальное  суммарное сечение питателей  по формуле Озанна-Дитерта:

 

 

 

 

7. Расчет площадей сечений  литникового хода и стояка  производим из соотношения:

 

, откуда:

 

;

 

;

 

 

 

г) Объем литниковой чаши принимаем равным 4-х кратному расходу  металла:

 

 

 

 

5. ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВАЯ  СМЕСИ И ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЕ

 

Материалы, применяемые для  изготовления формовочных и стержневых смесей, а также припылы литейных форм называются формовочными материалами. Формовочные материалы подразделяют на основные и вспомогательные. К  основным формовочным материалам относятся  пески и глина, а вспомогательным  – связующие вещества, опилки, торф, мазут и другие добавки. Как показывает опыт, около 50% брака происходит по вине некачественного формовочного материала, поэтому выбор рациональных смесей и соблюдение технологии их приготовления  являются важными факторами снижения брака и улучшения качества отливок. Основой для получения формовочных  и стержневых смесей служит природный  кварцевый песок, к которому в  качестве связующего вещества добавляют  глину и необходимые вспомогательные  материалы.

 

К свойствам форм и стержней, зависящим от качества формовочных  материалов, относят:

 

1) механические свойства;

 

2) газопроницаемость;

 

3) способность противостоять  действию тепла выделяемого отливкой;

 

4) способность отводить  с нужной скоростью тепло выделяемой  отливкой;

 

5) способность не сплавляться  с металлом (химическая инертность).

 

5.1 Формовочные смеси

 

а) Облицовочная смесь.

 

Служит для образования  лицевого слоя формы, непосредственно  соприкасающегося с металлом (толщина  слоя 20-30 мм). Она составляется из материалов лучшего качества и приготовляется более тщательно. Опираясь на рекомендации [5] стр. 58 принимаем облицовочную формовочную  смесь для стального литья  с характеристиками, изложенными  в таблице 1.

 

б) Наполнительная смесь.

 

Наполнительная смесь  служит для заполнения всего остального объема формы и делается из менее  качественной смеси. В состав наполнительной смеси входит главным образом "горелая" смесь и небольшое количество свежих кварцевых или глинистых  песков. Опираясь на рекомендации [6] стр. 50 принимаем наполнительную формовочную  смесь для стального литья  с характеристиками, изложенными  в таблице 2.

 

5.2 Стержневая смесь

 

Стержни во время заливки  находятся в самых неблагоприятных  условиях, так как в большинстве  случаев со всех сторон окружены жидким металлом. В связи с этим материал стержней должен обладать большей, чем  материал формы, газопроницаемостью, прочностью, податливостью, выбиваемостью и  непригораемостью. Выбираем состав и  свойства стержневой смеси с учетом конфигурации и назначения стержней, а также условий, в которых  они находятся в форме.

 

Состав и свойства стержневой смеси приведены в таблице 3.

 

5.3 Приготовление формовочных  и стержневых смесей

 

Единую формовочную смесь  составляют из обработанной ("горелой") смеси с добавлением кварцевого песка и связующих веществ. После  выбивки опок охлажденную отработанную смесь пропускают через вальцы для  размельчения спекшихся кусков. Затем  она поступает на магнитный сепаратор  для удаления металлических включений, после чего ее просеивают через сито с размером ячеек до 8 мм и транспортируют в бункеры над смесителями. Кварцевый  песок перед введением в смесь  просеивают через сито с размером отверстий 3-5 мм и подвергают сушке. После этого его вновь просеивают и распределяют по специальным бункерам над смесителями. Введение глины  в смесь осуществляют как в  сухом состоянии, так и в виде суспензии, содержащей 50% глины и 50% воды. Суспензию обычно подают к смесителям по трубам. Другие связующие материалы подаются к смесителям в готовом для введения в смесь виде.

 

Компоненты смеси смешиваются  в смесителях или бегунах, куда обработанная смесь и свежие добавки поступают  из отдельных бункеров, расположенных  над ними. В смесителях перемешивание  происходит в течение 1-2 мин, после  чего полученную смесь увлажняют  и перемешивают еще 2-3 мин. Готовая  смесь ленточным транспортером  подается в бункер-отстойник, где  она вылеживается 3-4 часа с целью  выравнивания состава по влажности  и образования вокруг частиц глины  водных оболочек. После вылеживания  глина приобретает лучшую способность  связывать зерна песка. Из бункера-отстойника смесь подается к дезинтеграторам  и, пройдя операцию разрыхления, транспортируется в бункеры на формовочных участках.

 

11

 

 

 

 Процесс приготовления  облицовочной смеси не отличается  от технологии приготовления  единой смеси. Однако в связи  с большим количеством свежих  добавок продолжительность смешивания  облицовочных смесей увеличивается  до 8-12 мин.

 

Наполнительная смесь  состоит из просеянной и увлажненной  отработанной смеси. Для достижения равномерного увлажнения смесь необходимо перемешивать. Отработанная смесь периодически подвергается магнитной сепарации. Не реже одного раза в неделю наполнительная смесь должна освежаться кварцевым  песком и глиной.

 

Способ приготовления  – последовательность загрузи материалов в смеситель и продолжительность  перемешивания – оказывает большое  влияние на качество смесей. Поэтому  технологический процесс приготовления  смесей тщательно разрабатывается  и должен строго соблюдаться.

 

Порядок приготовления стержневых смесей в зависимости от применяемого оборудования и особенностей материалов, входящих в состав смесей, может  частично изменяться. Однако имеется  ряд общих правил, которых следует  придерживаться всякий раз, когда приготовляют стержневую смесь. Например, в первую очередь в бегунах тщательно  перемешивают сухие исходные материалы, а затем добавляется вода и  жидкие крепители. Продолжительность  перемешивания зависит от состава  смеси и колеблется в довольно больших пределах – от 3 до 20 мин.

 

Однако, увеличение времени  перемешивания сверх указанного недопустимо, так как оно ведет  к понижению прочности стержней. Слишком долгое перемешивание приводит к полной потери пластичности смеси.

 

Качество приготовленной смеси проверяют в экспресс-лаборатории, обращая особое внимание на ее прочность  в сыром и сухом состоянии.

 

Таблица 1Назначение смеси Облицовочная для литья в сухую

Вес отливки в кг До 50

Характеристика смеси Зерновой состав 025

Содержание глинистых  компонентов в % 12-14

Газопроницаемость в сыром  состоянии 70-100

 

Предел прочности кг/см2 На сжатие в сыром состоянии 0,5-0,7

На разрыв в сухом состоянии 0,8-1,2

Влажность в % 5,0-7,0

Состав смеси Наименование составляющих 1 отработан-ная смесь 2 квар-цевый песок 3 огне-упорная глина 4 сульфит-ная барда

Содержание в % по объему 40-80 15,5-50,5 4-9 0,5

Режим приготовления смеси Последовательность загрузи составляющих 1+2+3+вода+4

Продолжительность перемешивания  в мин 5-8

 

 

Таблица 2Назначение смеси Наполнительная для литья в сухую

Вес отливки в кг До 50

Характеристика смеси Зерновой состав горелая смесь в % 98

Содержание глинистых  компонентов в % 2

Газопроницаемость в сыром  состоянии 60

 

Предел прочности кг/см2 На сжатие в сыром состоянии 0,4-0,6

На разрыв в сухом состоянии -

Влажность в % 5,0-6,0

 

 

Таблица 3Класс сложности  стержня IV

Состав смеси в вес. ч. Основные материалы отработанная смесь 0-40

кварцевый песок 59-93

огнеупорная глина 1-7

Связующие материалы крепители 

КТ

 

1,5-2 

СП или СБ

 

4-5 

ПАТОКА

 

2-3

сульфитно-спиртовая барда 2-3 2-2,5 -

Древесные опилки 0-2 0-2 0-2

Характеристи-ка смеси Зерновой состав К025А и К0315Б

Содержание глинистых  компонентов, % 6-10

Газопроницаемость в сыром  состоянии 70

 

Предел прочности кг/см2 На сжатие в сыром состоянии 0,16-0,30

На разрыв в сухом состоянии 2-3

Влажность, % 4-5,5

 

 

 

6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ  ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

 

6.1 Формовка

 

Формовой называется комплекс операций по изготовлению из формовочных  материалов литейных форм, способных  выдержать воздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания. В нашем случае форма служит для  образования наружных очертаний, а  стержень внутренних полостей отливки.

 

При формовке в двух опоках по разъемной модели на модельную  плиту устанавливают нижнюю часть  модели лицевой стороной вверх и  на эту же доску ставят нижнюю опоку  ушками вниз. Модель, предварительно протертую  керосином, припудривают модельной  пудрой и засеивают тонким слоем  облицовочной смеси (15-20 мм). Затем, в  несколько приемов, слоями толщиной до 100 мм заполняют опоку наполнительной смесью и утрамбовывают вначале  клиновой трамбовкой по углам, а затем  плоской по всей поверхности. Излишек  смеси сверху опоки срезают линейкой. Набитую опоку накалывают душником, не доходя до модели на 10-15 мм, переворачивают на 1800 и ставят на выровненную площадку на плацу. Плоскость разъема опок заглаживают гладилкой.

 

На нижнюю половину модели по центрирующим штырям устанавливают  верхнюю половину и плоскость  разъема формы посыпают сухим  разделительным песком.

 

Затем на нижнюю опоку ставят верхнюю, припудривают модель, устанавливают  модели литников и выпора и заформовывают  в таком же порядке, как нижнюю. После набивки верхней опоки  и накалывания в ней вентиляционных каналов вытаскивают из верхней  опоки модель стояка и выпоров  и расширяют верхнюю часть  стояка в виде литниковой чаши.

 

Затем снимают верхнюю  опоку, устанавливают ее плоскостью разъема вверх, прорезают питатели на нижней полуформе и смачивают  кромки обеих полуформ в местах соприкосновения  их с половинками моделей для  предупреждения осыпания формовочной  смеси при выемке модели

 

После этого вынимают модели из формы, исправляют возможные повреждения, припыливают и приглаживают поверхности, устанавливают стержень и, наконец, собирают форму для заливки, осторожно  опустив верхнюю опоку на нижнюю по направляющим штырям. Во избежание  прорыва металла через плоскость  разъема во время заливки, скрепляют  верхнюю опоку с нижней металлическими скобами. Центрирующие штыри после  спаривания опок вынимают и пользуются ими для центровки следующей  пары опок.

 

6.2 Изготовление стержней

 

Процесс изготовления стержней в ящиках является самым распространенным методом. Стержневой ящик состоит из двух половин, соединяемых шипами.

 

Технологические операции изготовления стержней.

 

1) Подготовка стержневого  ящика.

 

Проверяют целостность и  отсутствие повреждений формообразующей  поверхности. Очищают рабочие поверхности  стержневого ящика от пыли и остатков смеси. Наносят кистью или пульверизатором  разделительное покрытие. Разъемные  стержневые ящики скрепляют скобами.

 

2) Предварительное заполнение  стержневого ящика смесью.

 

Засыпают слой (30-60 мм) стержневой смеси, проставляют проволоку, крючки или каркас для армирования стержня, смесь уплотняют до 3/4 высоты стержневого  ящика.

 

3) Простановка каркаса.

 

Каркасы не должны иметь трещин, ослабленных сечений и других дефектов. Осаживают в смесь литой  или сварной каркас, предварительно смоченный жидким раствором глины. Зазор между каркасом и стенками ящика равен 20 мм. Торцы литых  каркасов должны отстоять от поверхности  стержня на 10 мм.

 

4) Вентиляция стержня.

 

15

 

 

 

 Выступающие и узкие  части стержня укрепляют крючками  и прокладывают в них полый  капроновый шнур или восковые  фитили для вентиляции, концы  которых выводят в полость  под заполнитель или в знаковые  части. Полость в стержне выполняют  с помощью коробки. Толщина  рабочего слоя смеси от стенки  ящика до полости под заполнитель  равна 60-80 мм. После формовки коробку  извлекают из стержня. В стенах  полости под заполнитель вентиляционной  иглой диаметром 6-8 мм накалывают  несквозные каналы числом не менее 8 шт. на 1 дм3. Полость засыпают смесью из 50% древесных опилок и 50% отработанной смеси или керамзита. Затем наполнитель уплотняют, занизив уровень засыпки на толщину рабочего слоя смеси. Место занижения уплотняют стержневой смесью.

 

5) Окончательное заполнение  стержневого ящика.

 

Насыпают стержневую смесь  до верха стержневого ящика, уплотняют  ее вручную пневматической трамбовкой или киянкой. Армируют стержень проволокой, отогнутой от каркаса, после чего досыпают стержневую смесь и окончательно ее уплотняют. При армировании верхней  части стержня концы проволоки  заправляют в смесь.

 

6) Удаление излишков стержневой  смеси.

 

После окончательного уплотнения смеси со стороны заполнения стержневого  ящика выполняют наколы числом не менее 2-3 шт. на 1 дм3. Затем излишки  смеси срезают ножами и верхнюю  плоскость стержня заглаживают  гладилкой. При уплотнении стержня  со стороны знаковой части наколы выполняют после срезания излишков смеси и заглаживания верхней  плоскости. Плотность поверхности  стержня 70-80 ед.

 

7) Извлечение стержня из  стержневого ящика.