Технология выплавки стали 30хгс

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ВЫКСУНСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО  ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

 

 

 

 

 

КАФЕДРА     ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИИ       

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ    МЧМ  ГРУППА       МО 2-08

 

 

 

 

 

 

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

 

 

         ПО КУРСУ: ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

 

 

        

 

 

 

 

 

                СТУДЕНТ  КУДАСОВ А.М.

 

               ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ГУРЕЕВ Ю.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Выкса_________________2012г.

 

Содержание 

1 Определение массы детали……………………………………………………………..3

2 Определение массы отливки……………………………………………………………5

3 Выбор способа изготовления  форм отливки…………………………………………5

4 Определение положения  отливки в форме……………………………………………6

5 Конструирование прибыли  и расчет………………………………………………….6

6 Масса жидкого металла  в форме и ТВГ………………………………………………7

 Конструирование и  расчет литниковой системы……………………………………8

8 Расчет подъемной силы………………………………………………………………..10

 

1 Определение массы детали.

Для определения массы детали воспользуемся  программой Kompas 3D V12.

Для этого необходимо построить 3D модель.

На рисунке 1 показана 3D модель детали, которую нам необходимо получить.

Рисунок 1 – 3D модель колеса.

После построения модели определяем массу и объем детали, выполняя следующие действия: Сервис МЦХ модели. Для более точного определения массы и объема вводим материал и его плотность.

Для производства колеса воспользуемся сталью марки 50ХГЛ - II. (колесная сталь), плотность стали 7,8 .

Химический состав марки стали в массовых долях,%. ГОСТ 977 - 88 представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав марки 50ХГЛ - II

Марка стали	C	Mn	Si	V	S	P
50ХГЛ-II	0,55-0,65	0,50-0,90	0,22-0,45	< 0,10	< 0,030	< 0,035

 

 

 

Рисунок 2 – Данные детали, полученные в Kompas 3D V12.

Получаем что, масса колеса равна 435 кг и объем 55 .

Чертеж колеса показан на рисунке 3.

Рисунок 3 – Чертеж колеса.

 

2 Определение массы отливки.

Учитывая размеры детали на обработку, находим массу и объем отливки аналогичным образом.

Рисунок 4 – Припуски для обработки.

С учетом припусков на механическую обработку масса отливки составит  466 кг и объем 59 .

Рисунок 5 - Данные отливки, полученные в Kompas 3D V12.

3 Выбор способа изготовления  форм отливки.

Деталь колесо будем производить  машинной формовкой – формовкой  с фигурной поверхностью разъема.  Способ изготовления форм с фигурной поверхностью разъема основан на применении специальной модельной  оснастки – модельных рамок, во внутреннюю полость которых монтируют вкладыш, образующей контур соответствующей полуформы. Рассматриваемый вариант устройства модельной оснастки дает возможность получения формы с выступающими частями большого объема в целях снижения трудоемкости формовочных работ, не прибегая к изготовлению стержней.

В этом случае стоимость модельной  оснастки несколько возрастает по сравнения  с применением стержневого ящика, но в условиях изготовления 10-15 форм по одной модели уже достигаются заметные преимущества: упраздняется ручной способ изготовления стержней, образующих верхнюю кольцевую полость, упрощаются операции сборки формы, уменьшается возможность образования заливов металла в полость зазоров между знаками формы и стержней и т.д.

Модель вместе с модельной рамкой представляет собой единый «агрегат», который должен обладать достаточной прочностью, чтобы во время уплотнения формовочной смеси и при следующем отделении полуформы от модели последняя удерживалась в исходном положении. Модель прикрепляют к рамке винтами или болтами в зависимости от ее размеров и массы.

Для экономного расходования лесоматериалов на изготовление моделей в каждом случае требуется внутренняя полость  рамки минимально возможных размеров.

4 Конструирование прибыли и расчет.

Прибыль – это часть литниково-питающей системы, предназначенная для устранения в отливке усадочной раковины и пористости.

Отсутствие возможностей образования  усадочных дефектов в отливках проверяют  по чертежу методом вписанных  окружностей, которые должны свободно выкатываться из нижних сечений отливки  в верхние и далее в прибыль. Поэтому необходимо сделать напуски, уклоны или галтели. Они обеспечат  направленное затвердевание и, следовательно, отсутствие в отливке усадочных  раковин.

Рисунок  6 – Прибыли для отливки колеса.

Количество прибылей определяется из следующего условия: сколько тепловых узлов – столько и прибылей. Для данной отливки количество прибылей 5.

Эффективная работа прибыли обеспечивается при соблюдении следующих условий:

1. Прибыль должна затвердевать после отливки или питаемого термического узла.
2. Запас жидкого металла в прибыли должен быть достаточным для питания отливки во время ее затвердевания.
3. Форма прибыли и ее расположение должны обеспечивать свободный доступ жидкого металла к отливке или питаемому узлу.
4. Размер и масса прибыли должны быть минимальными.

Закрытые прибыли используют при  изготовлении отливок на основе методов  машинной формовки. Выделяющиеся при  заливке газы отводятся через  тонкие выпоры.

Прибыль была посчитана на основе формул, табличных значений, приведенных  в учебнике¹.

Отношение высоты прибыли к диаметру составляет : Hп/Dп=120/104=1,15 что соответствует отношению для закрытых прибылей.

Выбор формовочных и стержневых смесей.

В качестве формовочных и стержневых смесей выбираем холодно-твердеющие смеси. Этот выбор обосновываю следующими преимуществами по сравнению с традиционными  песчано-глинистыми:

• применение для изготовления форм и стержней единых компонентов (песок, смола, катализатор);
• приготовление смеси и подача ее в опоки (стержневые ящики) совмещены в одном агрегате - смесителе;
• высокая точность стержней и форм, возможность ухода от пригара;
• отсутствуют дефекты отливок, связанные с их размывом, обрушениями, уменьшается количество газовых раковин;
• возможность получать отливки 7 класса точности по ГОСТ 26645-85; снижается расход металла и объем механообработки;
• стержни легко удаляются из внутренних полостей отливки, так как смола под воздействием температуры залитого металла выгорает и стержень рассыпается;
• возможность отказа от опочной оснастки, экономия площадей и средств механизации;
• быстрая смена оснастки и, как следствие, гибкость при изготовлении многономенклатурной продукции, особенно при мелкосерийном и серийном производстве;
• снижение расхода формовочной смеси относительно тонны литья. Расход смеси при ХТС 2…4 тонны на 1 тонну годного литья.
• возможность практически полной регенерации формовочной смеси и использование 90…95% регенерата.

Применение  ХТС позволяет уменьшить в 3-4 раза объём формовочных смесей, уйти от организации смесеприготовительного отделения, резко снизить объём  внутрицеховых транспортных операций. Сухой песок и выбитая смесь  перемещаются пневмотранспортом по трубам диаметром 50…150 мм, что позволяет  отказаться от громоздких ленточных  транспортёров, эстакад, подземных  траншей и полностью исключить  пыление при транспортировке.

6 Масса жидкого металла  в форме и ТВГ.

, кг    (1)

Где - масса отливки, кг;

n – количество отливок, штук.

- масса литниковой системы,  кг.

- масса прибыли, кг.

от  .

кг.

= 234кг. (Выполнена в программе Kompas 3D V12).

      (2)

ТВГ удовлетворяет справочным данным для закрытых прибылей крупных отливок  и находится в интервале 60 – 68 %. ¹

 Конструирование и  расчет литниковой системы.

Литниково-питающая система – это  система каналов и элементов  литейной формы, предназначенная для  подвода металла к полости  формы, ее заполнения и питания отливки  во время затвердевания.

В расчетах используют законы гидравлики, эмпирические зависимости и номограммы. Расчет обычно сводится к определению площади поперечного сечения узкого места литниковой системы с последующим определением площадей поперечных сечений остальных элементов системы.

Основным является уравнение:

      (3)

Где М – масса всех отливок  в форме, включая прибыли, кг;

- плотность жидкого металла, 7000 кг/м3;

- коэффициент расхода металла,  равный 0,3;

- ускорение свободного падения, 9,81 м/сек2;

- расчетный статический напор.

- продолжительность заполнения  формы.

     (4)

сек.

      (5)

Где Hо – расстояние от оси питателя до верхней кромки верхней опоки, принимаем 0,45 м.

P – расстояние от оси питателей до верхнего уровня металла в форме, равное 0,37 м.

С – высота отливки, равная 0,26 м.

Узким местом для стальных отливок  является стояк.

После определения площади сечения  узкого места по формуле (3) рассчитываем площади поперечных сечений остальных  элементов системы. На практике наиболее часто используют следующие соотношения  площадей поперечных сечений стояка, шлакоуловителя и питателей:

Для сталей ²

Стояк имеет цилиндрическую форму. Найдем его диаметр:

Обычно они имеют трапециевидное сечение и имеют следующее  соотношение размеров:

;

Где , - соответственно верхнее и нижнее основания,

- высота шлакоуловителя.

Рисунок 8 – Сечение шлакоуловителя.

Рисунок 9 – Сечение питателя.

Рисунок 10 – Расположение отливок  в форме.

8 Расчет подъемной силы.

Вычислить подъемную силу – это  значит рассчитать с каким усилием  воздействует жидкий металл на верхнюю  полуформу.

Для этого с помощью программы  Kompas 3D V12 посчитаем объем над металлом. Он составляет 205 . Плотность жидкого металла 7000кг/м .

Подъемная сила равна: 7000*0,205=1435кг.

Рисунок 11 – Схема процесса заливки  колеса.

¹ Василевский П.Ф. «Технология стального литья», Москва, 1974

² Михайлов А.М. «Литейное производство», Москва, 1987г.