Проектирование линии производства стального литья

Литье по выплавляемым моделям- это процесс, в котором для получения отливок применяются разовые точные неразъемные керамические оболочковые формы, получаемые по разовым моделям с использованием жидких формовочных смесей.

Для технологической линии данного процесса наилучшим вариантом отливки будет литье в кокиль. Кокили используют для получения отливок сложной конфигурации из чугуна, стали и цветных сплавов.

Кокильное литье , это литье металла, осуществляемое свободной заливкой кокилей. Кокиль – металлическая форма с естественным или принудительным охлаждением, заполняемая расплавленным металлом под действием гравитационных сил. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали.

Данный метод широко применяется  при серийном и крупносерийном производстве.

Точность отливок обычно соответствует классам 5 -9 для отливок  из цветных металлов и классам 7-11 для отливок из черных металлов (ГОСТ 26645-85). Точность отливок, полученных в  кокиле. По массе примерно на один класс  выше по сравнению с песчаными формами

Литье в кокиль ограничено возможностью изготовления крупногабаритных кокилей и обычно масса отливок не превышает 250кг.

Кокиль обычно состоит из двух полуформ 1, плиты 2, вставок 10. Полуформы взаимно центрируются штырями 8, и перед заливкой их соединяют замками 9. Полости и отверстия в отливке могут быть выполнены металлическими 11 или песчаными 6 стержнями, извлекаемыми из отливки после ее затвердевания и охлаждения до заданной температуры Расплав заливают в кокиль через литниковую систему 7, выполненную в его стенках, а пита-ние массивных узлов отливки осуществляется из прибылей (питающих выпоров) 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс литья в кокиль

1 – полуформы; 2 – плита (поддон); 3 – прибыль; 4 – вентиляционный канал; 5 – вентиляционная пробка; 6 – песчаный стержень; 7 – литниковая система; 8 – центрирующий элемент; 9 – замок; 10 – вставка; 11- металлический стержень; 12 – вентиляционный канал; 13 – полость формы.

Рис. 6

 

 При заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости 13 через вентиляционные выпоры 4, пробки 5, каналы между металлическими частями 12, образующие вентиляционную систему кокиля.

Основные элементы кокиля — полуформы, плиты, вставки, стержни т.д.— обычно изготовляют из чугуна или стали. Выше рассмотрен кокиль простой конструкции, но в практике используют кокилиразличных, весьма сложных конструкций.

 

 

 

Заключение

В данной курсовой работе было рассмотрено производство стальной  отливки, начиная от добычи руды  и заканчивая получением уже готовой продукции. Представлены и охарактеризованы основные способы литья: в песчаные формы , литье в кокиль и др.

Производство стальных отливок - сложный и трудоемкий процесс, требующий  больших финансовых вложений, квалифицированных  кадров, соблюдения технологии. Этот процесс включает в себя несколько отличных друг от друга этапов: получение чугуна, плавка металла, производство форм, разливка жидкого сплава в формы. Каждый из этих этапов обладает своими особенностями и тонкостями, соблюдение которых необходимо для изготовления качественной продукции. Так, например, при литье в металлические формы необходимо соблюдение определенных конструктивных размеров, а при заливке жидкого металла в формы необходимо строго контролировать температуру сплава, потому что любое отклонение может вызвать множество неисправимых дефектов, а, значит, принести убытки для предприятия.

В отечественном машиностроении широко применяются отливки, изготовленные  из конструкционных, инструментальных сталей и сталей со специальными свойствами. Коррозионно-стойкие, жаропрочные, кислотоупорные, износостойкие стальные отливки удобно использовать в различных средах, при высоких температурах или при больших нагрузках. Стальные отливки способны при правильной технологии изготовления обеспечить большой запас прочности и надежность конструкций с их использованием.

 

 

 

Расчет эксцентриковой выбивной решетки

Задание. Определить число  оборотов вибровала, эксцентриситет и мощность электродвигателя эксцентриковой выбивной решетки, предназначенной для выбивки форм весом Рфор=300 кг.

Исходные данные. Необходимая  удельная энергия удара е0=12 кг*мм/кг, коэффициент восстановления скорости R=0,23 (рисунок 23.1).

 

Рисунок 23.1 - К расчету  эксцентриковой решетки

 

Решение.

1 Число оборотов эксцентрикового  вала

 

n_в=

n_в=

1024,5 об/мин;

 

Ближайшее каталожное число  оборотов асинхронных двигателей n_дв=930 об/мин;

 

157 с^–1;

 

 

2. Эксцентриситет вала

 

 

Устойчивый самоустанавливающийся  режим будет обеспечиваться при  угле j=32°30¢, cosj=0,843;

 

1 мм;

 

3. Мощность двигателя

 

N=

 

 

где h=0,6

 

N=

кВт,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спец. вопрос

Кокильное литье: устройство, подготовка, преимущества, недостатки.

Кокилем называют металлическую  форму с естественным или принудительным охлаждением, используемую многократно  и заполняемую расплавом под  действием гравитационных сил.

 Во многих случаях  кокили имеют неметаллические части, обычно — песчаные стержни и вставки, однако большую часть поверхности отливки формируют металлические элементы кокиля, что существенно влияет на ее качество. К достоинствам кокильного литья относят:

1.Возможность многократного использования кокилей (до нескольких десятков тысяч заливок при литье алюминиевых сплавов и до нескольких сотен заливок — при литье чугуна).

2. Повышенная точность размеров (до 12—15-го квалитетов СТ СЭВ 144—75) и малая шероховатость поверхности отливок Rz 10—80 мкм), следствием чего является снижение объема обработки резанием и повышение коэффициента использования металла по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы.

3.Улучшение механических свойств металла отливок, особенно в поверхностном слое, вследствие быстрого охлаждения расплава при контакте с металлической формой и образованием при кристаллизации плотной, мелкозернистой структуры.

4.Высокая производительность труда и снижение стоимости изготовления отливок.

5.Сокращение потребности в производственных площадях и улучшение условий труда, связанное с уменьшением пыле- и газовыделений по сравнению с литьем в песчаные формы за счет полного или значительного исключения из производства песчаных формовочных и стержневых смесей.

6.Сокращение, а в ряде случаев практически полное исключение трудоемких и энергоемких операций очистки отливок, подготовки формовочных материалов и приготовления смесей, их транспортирования и регенерации.

7.Широкие возможности комплексной механизации и полной автоматизации процесса литья с использованием компактного, высокопроизводительного оборудования при одновременном обеспечении наиболее благоприятных условий труда.

 К недостаткам кокильного  литья следует отнести:

1.Трудоемкость и сравнительно высокую стоимость изготовления кокилей, резко возрастающую с увеличением размеров и конструктивной сложности получаемых отливок.

2. Быстрое охлаждение расплава при заполнении им металлической формы, что затрудняет получение тонкостенных отливок, особенно с протяженными стенками, а при литье чугуна вызывает опасность образования отбела — твердой и хрупкой структурной составляющей (цементита).

3.Неподатливость кокиля, могущая привести к образованию внутренних напряжений в отливках, а вследствие этого к возникновению коробления и даже трещин.

4.Ограниченные возможности отвода воздуха и газов из полости металлической формы.

5.Резкое снижение стойкости кокилей по мере увеличения массы отливок, особенно при литье сплавов с высокой температурой плавления, например сталей (табл. 1)

 На стойкость кокилей  помимо указанных выше факторов  существенное влияние оказывают  их устройство и режимы работы (температура, наличие окраски  рабочей поверхности, интенсивность  охлаждения и др.).

Стойкость литых кокилей  из серого чугуна

Табл.1

Заливаемые сплавы	Температура заливки, °С*	Характеристика массы  отливок	Стойкость кокилей (количество заливок)
Цинковые	420—480	Мелкие  Крупные	Сотни тысяч  Десятки тысяч
Алюминиевые	660—770	Мелкие  Средние  Крупные	Сотни тысяч  Десятки тысяч  Несколько тысяч
Магниевые	680—780	Мелкие  Средние  Крупные	Сотни тысяч  Десятки тысяч  Несколько тысяч
Медные	1000—1180	Мелкие  Средние  Крупные	1000—10 000  1000—8000  500—3000
Чугуны	1280—1400	Мелкие  Средние  Крупные	1000—5000  700—3000  200—1000
Стали	1420—1560	Мелкие  Средние  Крупные  Очень крупные	400—700  100—300  40—100   10—50

* В зависимости от состава  сплава, конфигурации и размеров  отливки. 

 

       Пооперационная схема изготовления отливки в механизированном кокиле показана на рис.7. Кокиль с вертикальной плоскостью разъема состоит из поддона 1, двух симметричных раздвижных половин 2 и 3, а также металлического стержня 4. На позиции рис. 7, а показана подготовка кокиля к заливке. Половинки подогретого газовыми горелками до оптимальной температуры кокиля (147—180°С) раздвигают и в зазор между ними опускают пульверизатор 5, с помощью которого на рабочую поверхность половинок кокиля и стержень наносят быстровысыхающую краску, образующую тонкий, равномерный слой огнеупорного защитного покрытия. Затем с помощью захвата манипулятора 6 проставляют песчаный разовый стержень 7 (рис. 7, в). Он выполняет в отливке расширяющуюся полость, которую нельзя получить с помощью выемного металлического стержня 4. Далее половинки кокиля 2 и 3 сдвигают и производят заливку расплава (рис. 7,г). После затвердевания отливки 8 и охлаждения ее в кокиле до оптимальной температуры происходит раскрытие половинок 2 и 3 (рис. 7, е), а также протяжка вниз стержня 4 (рис. 7,е). Отливка 8 захватом манипулятора 6 удаляется из кокиля (рис. 7,ж) и начинается подготовка кокиля к следующей операции заливки.

 Кокили классифицируют по конструкции, материалу, из которых они изготовлены, степени механизации или автоматизации основных, а также вспомогательных операций при работе кокиля, методам их охлаждения и назначению.

 

 

 

Рис.7

 

 

По конструктивным признакам  кокили разделяют на неразъемные — вытряхные , а также разъемные — с вертикальным, горизонтальным и комбинированным разъемами. Разъемы кокиля могут быть плоскими и криволинейными . Если при раскрытии кокиля одна из его половин либо обе поворачиваются вокруг общей оси, разъем называют створчатым. Различают также цельнометаллические кокили со стержнями и без стержней, комбинированные — с песчаными стержнями и вставками. В ряде случаев, когда к качеству поверхности и размерной точности внутренних полостей отливок предъявляются повышенные требования, стержни изготовляют оболочковыми (полыми) из песчано-смоляных смесей либо керамическими.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Схема металлургического  процесса производства чугуна

 

Приложение 2

 

Производство чугуна

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Технологический процесс  производства отливок в опочных  формах

 

 

Приложение 4

Схема литья в песчано-глинистые  формы

 

Библиографический список

1. Технология конструкционных  материалов: Учебник для студентов  машиностроительных специальностей  вузов /А. М. Дальский, Т. М. Барсукова и др.; Под редакцией А. М. Дальского. – М.: Машиностроение, 2004. – 512 с.

2. Технология конструкционных  материалов / А. М. Дальский, Н. П. Дубинин, И. А. Арутюнова,  Т. М. Барсукова и др.; Под редакцией А. М. Дальского, Н. П. Дубинина. – М.: Машиностроение, 1977. – 664 с.

3. Технология металлов./ Кнорозов  Б. В., Усова Л. Ф. , Третьяков  А. В. И др. – М.: Металлургия, 1979. – 904 с.

4. Справочник литейщика./ Головин С.Я. - М.: Машиностроение, 1960. – 361 с.

5. Холоднотвердеющие связующие и смеси для литейных стержней и форм. Справочник./ Жуковский С.С. – М.: Машиностроение, 2010. – 256 с.

6. Матюхов В. Г. Техника безопасности в литейном производстве. М., 1980.

7. Просяник Г. В. Изготовление оболочковых форм и стержней. М., 1978

8. Святкин Б. К. Литье в кокили. М., 1979.