Все о металле, его обработке и переработке
Партнеры
  • .

Разработка технологии изготовления отливки

Страница 3 из 3123

2.3. Выбор положения формы при заливке

При определении положения формы при заливке исходят из следующих соображений.

Вне зависимости от возможных усложнений формовки следует выбирать такое положение отливки, при котором можно обеспечить ее направленное затвердевание — которые питают прибылями.

Отливки типа валов, барабанов, втулок и им подобные надо располагать в форме и заливать вертикально для равномерного заполнения формы сплавом, выделения газов, всплывания неметаллических включений.

Наиболее ответственные поверхности отливки, подвергающиеся механической обработке, необходимо размещать в нижней части формы. Если это вызовет трудности при формовке, то их располагают вертикально или наклонно.

Тонкие стенки отливки нужно размещать в нижней части формы вертикально или наклонно.

В верхней горизонтальной части формы не следует располагать большие поверхности отливки, так как это может привести к «обгару» верха формы и образованию «ужимин».

Массивные части отливки (особенно при литье из стали и сплавов цветных металлов) надо располагать в таком положении, чтобы оно было удобным для питания их прибылями.

Необходимо обеспечить кратчайший путь прохождения металла от литниковой системы к отливке.

Основные требования к выбору положения отливки в форме для серого чугуна, приведенные Н. Г. Гиршовичем [5], состоят в следующем.

Массивные части отливок из серого чугуна следует располагать в нижней полуформе, а при формовке в одной полуформе — крупных отливок при этом обеспечивается применением металлических холодильников или смесей с повышенной теплопроводностью.

Большие плоские поверхности не следует располагать вверху, а если это неизбежно, следует делить их ребрами, что уменьшает образование ужимин и разрушение верхней поверхности формы лучистой теплотой металла, или резко уменьшить время заполнения формы.

Основную часть отливок с малой и равномерной толщиной стенок (посудное литье, ванны) следует располагать в верхней части формы, обеспечивая тем самым хорошее ее заполнение клиновыми щелевыми или дождевыми питателями, подводимыми в верхнюю часть отливки.

Отливку необходимо располагать так, чтобы обеспечить спокойное заполнение формы, исключающее разрушение струей металла отдельных участков формы и стержней.

Для устранения образования газовых раковин отливки при заливке следует располагать так, чтобы был обеспечен преимущественно верхний отвод газов из стержней.

При изготовлении форм под высоким давлением, особенно на автоматических линиях, а также для деталей, подвергающихся испытанию на герметичность, отливки в форме следует располагать так, чтобы обеспечить крепление стержней без жеребеек, а закрепление увеличенной нижней? anoe ciaea — iaa? o?aieai ieineinou? разъема верхней полуформы.

Отливку в форме следует располагать по возможности так, чтобы можно было объединить несколько стержней в один для двух и более отливок. Также необходимо, чтобы общая высота формы была наименьшей, а полуформы имели примерно одинаковую высоту.

2.2. Выбор способа изготовления литейных форм

Выбор основных положений нового технологического процесса существенно зависит от способа изготовления литейных форм. Поэтому разработка технологического процесса изготовления отливки начинается с выбора способа изготовления литейных форм. Прежде всего нужно определить возможность применения наиболее совершенных средств механизации производственных процессов с учетом размера изготовляемой партии отливок. Повышение уровня механизации производственных процессов способствует созданию лучших условий для обеспечения стабильности качества отливок. В связи с этим наибольшие преимущества имеет способ машинной формовки, при котором основные технологические операции выполняются соответствующими механизмами. Но даже при машинной формовке уровень механизации производственных процессов различен. Например, при машинном

Способе изготовления крупных литейных форм не всегда используют механизмы для поворота стола и выемки модели из формы.

Разновидности способов изготовления литейных форм общеизвестны. В условиях производства фасонных отливок, выпускаемых в единичном исполнении, небольшими партиями, а также сериями, при разнообразии их геометрической формы, размеров и массы наибольшее применение имеют следующие способы изготовления литейных форм:

Основное значение имеет машинная формовка, т. е. формовка на специальных поточных линиях, где вместо формовочных машин общего назначения можно применять группу различных агрегатов узкого назначения, в том числе и при изготовлении форм из жидких смесей.

Формовка в почве преобладает при производстве крупных отливок, которые из-за больших размеров невозможно изготовить в обычных формах. Почвенные формы изготовляют в водонепроницаемых кессонах методами ручной формовки. Частичное использование пескометов для уплотнения части формы или жидких самотвердеющих смесей не вносит принципиальных изменений в способ изготовления почвенных форм. Поверхность разъема этих форм обычно совмещается с верхней плоскостью контура кессона. Верхнюю полуформу набивают в опоке или же заменяют ее стержнями-перекрышами. В отдельных случаях почвенную форму собирают из стержней, знаки которых базируются на стенках кессона. Механизированные кессоны имеют передвижные боковые стенки, путем перемещения которых можно менять размеры кессона. Формовка в жакетах целесообразна при изготовлении относительно малых партий крупных отливок. В этих случаях представляется возможным изготовлять составные части форм (стержни) механизированным способом и с применением жидких самотвердеющих смесей.

Металлические литейные формы используют главным образом при изготовлении отливок простейшей геометрической формы. В связи с высокой стоимостью эти формы применяют только при производстве крупных партий отливок.

Выбор способа изготовления литейных форм в значительной мере определяется геометрической характеристикой литой детали (конфигурацией, размерами, массой) и размерами партии изготовляемых отливок. Учитываются также условия производства в данном цехе, т. е. принятый способ изготовления форм для аналогичных отливок, наличие требуемой литейной оснастки, грузоподъемность кранов и т. п.

2. Разработка технологических указаний на отливку

Технологические указания на отливку выполняются в соответствии с ГОСТ 3.1125-88 «Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок».

Прежде чем приступить к разработке технологических указаний, необходимо оценить деталь на технологичность ее производства методом литья и принять ряд технологических решений.

2.1. Оценка технологичности отливки

Технологичность отливки оценивается с учетом общих требований, предъявляемых к изготовлению отливок методами литья. Необходимо указать, какова деталь по конструкции (к какой геометрической фигуре близка), какова толщина стенок, сравнить их с рекомендуемыми, насколько соблюдается равномерность толщин стенок, наличие плавных переходов, скруглений и т. п. В табл. 1 приведены рекомендуемые наименьшие толщины стенок для отливок из основных литейных сплавов. В проектируемой отливке стенка должна быть больше рекомендованной.

Таблица 1

Рекомендуемые наименьшие толщины стенок отливки, мм

Материал

Отливки

Мелкие

Средние

Крупные

Серый чугун

3-5

8-10

12-15

Сталь

5-8

10-15

16-25

Белый чугун (для отливок из ковкого чугуна)

3-5

6-8

-

Медные оловянные сплавы

3-5

6-8

-

Медные безоловянные сплавы

5-7

7-12

-

Алюминиевые сплавы

3-5

6-8

-

Примечания. 1. Толщина внутренних стенок может быть уменьшена на 5…20 %. 2. При литье в металлические формы толщина стенок должна быть увеличена на 20 %.

Необходимо дать рекомендации по улучшению конструкции детали либо предложить введение технологических элементов: ребер, стяжек, напусков и т. п., с помощью которых можно было бы улучшить технологичность детали. Следует учесть, что рекомендации по изменению конструкции детали вносятся в чертеж, а технологические изменения должны быть удалены из отливки после ее изготовления. При изготовлении отливки в разовые формы необходимо рассмотреть возможность формовки с наименьшими трудозатратами и использованием более простой модели, по возможности без отъемных частей, с меньшим количеством стержней и плоскостей разъема.

Если деталь предполагается отливать специальными способами, необходимо, кроме общих требований к отливке, дополнительно рассмотреть ее конструкцию с точки зрения данного специального способа литья.

1. Общие требования

Разработка отливки осуществляется на чертеже детали и сводится к нанесению всех технологических указаний, необходимых для получения отливки. Данные указания показываются на одном листе и являются основой для изготовления модельной оснастки и производства отливки. Разработка технологии включает: выбор положения отливки в форме в процессе заливки, определение линии разъема модели и формы, назначение припусков на механическую обработку, определение количества стержневых знаков и проектирование их параметров и конфигурации, назначение зазоров в знаковых частях формы и стержня, определение линии разъема стержневого ящика и направления набивки стержня, назначение мест подвода металла к отливке.

Заданием на проектирование служит чертеж детали, в котором должны быть указаны марка сплава и технические требования на деталь. Общие задачи уточняются преподавателем, в том числе объем и содержание пояснительной записки и состав графической части.

Описание технологии изготовления отливок должно включать расчеты, основные положения, касающиеся оформления чертежа, и графические пояснения, которые оформляются в виде эскизов или чертежей.

Описание должно начинаться с короткого введения, в котором следует отметить роль и значение литейного производства в развитии различных отраслей промышленного производства, достижения в области совершенствования и создания новых технологических процессов, роль российских ученых в создании новых материалов и процессов при производстве отливок. В основной части должны быть отражены следующие вопросы:

- анализ технических условий на изготовление отливки;

- особенности службы отливки в условиях эксплуатации, характер испытываемых ею нагрузок и обоснование соответствия материала отливки требованиям, предъявляемым к ней;

- технологичность конструкции отливки; здесь должны быть приведены результаты критического анализа особенностей конструкции отливки с точки зрения ее технологичности и предложения по изменению конструкции с целью улучшения технологичности;

- выбор и обоснование способа и метода изготовления литейной формы.

При выборе технологического процесса изготовления литейной формы следует учитывать необходимость применения современных технологических решений и наиболее совершенных средств механизации производственных процессов с учетом характера производства (размера партии изготовляемых отливок, срочности изготовления заказа и т. п.) Следует указать также и метод изготовления — «по сырому» или «по сухому».

Разработка литейных технологических указаний на чертеже.

В данном разделе должны быть освещены следующие вопросы: выбор положения отливки в литейной форме при заливке; выбор плоскости разъема литейной модели и литейной формы; припуски на механическую обработку; формовочные уклоны; отверстия, выполняемые литыми или с помощью стержней; технологические дополнения; установление количества отливок в форме; конструирование литейных стержней (определение количества и границ стержней, конструкция стержневых знаков и их размеры, конструкция фиксаторов. Наличие жеребеек, поверхность разъема и плоскость стержней, вентиляция стержней, наличие стержневых каркасов, если необходимо — стержневой литейный шаблон, их армирование); место установки прибылей, их количество, определение размеров и число прибылей; тип, конструкция и размеры литниковой системы (литниковая чаша, литниковый стояк, шлакоуловитель, литниковый ход, питатель, литниковый дроссель); тип, конструкция холодильников; расчет холодильников; место установки выпора и его размеры; установление величины литейной усадки.

Описание технологической оснастки. В этом разделе освещают следующие вопросы: выбор материала и конструкции литейной модели; определение размеров и разработку конструкции модельной плиты; разработку схемы расположения моделей на модельной плите; выбор размеров, типа и конструкции опок; выбор материала и разработку конструкции стержневых

Ящиков; конструкцию сушильных плит, их материал; разработку эскизов контрольных шаблонов и других приспособлений.

Определение параметров технологического процесса изготовления отливки. При разработке этого раздела должны быть решены следующие вопросы: выбор и обоснование типов технологического оборудования, применяемого для изготовления литейной формы и литейных стержней; выбор составов и способов приготовления формовочных и стержневых смесей, установление показателей их свойств; выбор других формовочных материалов и установление разделительных составов и состава припыла, формовочных красок, методов их контроля; описание процесса формовки (по операциям); описание процесса изготовления стержней; установление режимов сушки литейных стержней и, если необходимо, литейных форм (объемная, поверхностная, температура и продолжительность сушки); сборка формы (последовательность операций); крепление формы (выбор способа крепления), расчет крепления форм, массы груза; установление параметров заливки литейных форм (температура заливки, емкость, тип применяемого литейного заливочного ковша); расчет продолжительности охлаждения отливки в форме до выбивки; процессы и методы осуществления заключительных операций изготовления отливки (выбивки отливок, удаление стержней, обрубки, очистки, термообработки) с указанием моделей и характеристик оборудования; контроль качества отливок, способы исправления дефектов.

Эскизы или чертежи должны содержать:

- чертеж детали с технологическими указаниями;

- чертеж модельного комплекта, смонтированного на плите — монтажа моделей (по согласованию с преподавателем выбирается для проектирования монтаж для верхней формы или для нижней формы);

- чертеж стержневого ящика;

- чертеж литейной формы в собранном виде.

Если отливка изготовляется без применения стержней, стержневой ящик не проектируется. При проектировании чертежа отливки необходимо использовать ГОСТ, ОСТ, справочники, учебники, журналы и другую техническую литературу. Список всей использованной литературы, который оформляют в соответствии с требованиями, необходимо приводить в конце.

Введение

Курс «Технология конструкционных материалов» является одним из основных для подготовки инженеров-механиков. Разработка технологии изготовления отливки является основой раздела «Литейное производство», входящего в состав данного курса. Разработка осуществляется при производстве заготовок методом литья и заключается в оформлении технологической документации.

В процессе изучения данного курса студент получит навык:

- анализировать чертеж литой детали и требования к ней с целью определения ее технологичности и выбора наиболее целесообразного способа изготовления;

- выбирать положение отливки в форме, определять поверхности разъема модели и формы; назначать припуски на обработку;

- определять количество и конструкцию стержней;

- разрабатывать конструкцию и выполнять расчеты литниковых и питающих систем;

- выбирать материалы и технологический процесс изготовления форм и стержней, разрабатывать чертежи отливки и формы с учетом требований литейной технологии и оформлять их в соответствии с действующими стандартами;

- оформлять нормативно-техническую документацию технологического процесса получения отливки.

Изложенный материал может использоваться для самостоятельной подготовки студентов дневной и заочной форм обучения при выполнении контрольных работ. Также может быть полезен преподавателям для подготовки лекционного материала.

Знание технологии изготовления отливки позволит получить представление о литой заготовке, этапах ее проектирования, составных частях технологического процесса литья. Иллюстрации и справочные данные облегчают работу и исключают необходимость поиска нормативно-технической документации.

Страница 3 из 3123