Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Апреля 2015 в 18:57, реферат
Для развития литейной техники и технологии характерны некоторые общие закономерности, в частности расширение ассортимента применяемых природных материалов, постоянное совершенствование применяемых естественных и искусственных материалов, рациональное количественное использование материалов, создание искусственных материалов с заранее заданными свойствами и другие.
Введение
Литьё является одним из наиболее распространённых способов производства заготовок для деталей машин. Широкое распространение литейного производства объясняется большими его преимуществами по сравнению с другими способами производства заготовок (ковка, штамповка). Литьём можно получить заготовки практически любой сложности, с минимальной толщиной стенки и минимальными припусками на механическую обработку.
В существующих государственных стандартах регламентируется качество более 200 литейных сплавов. Отливки из 400 литейных сплавов изготовляются по техническим условиям, принятым изготовителем и, естественно, потребителем. Поэтому ограничений по сплавам, а также по отливкам, которые принимают форму под действием силы тяжести, практически нет. Основными критериями могут быть экономический фактор и возможность выполнения технических требований на предприятии.
Фасонные литые изделия используются во всех без исключения областях промышленности, строительства и быта.
В повседневной жизни человека повсеместно окружают отливки: металлические украшения, детали квартирных замков, сковородки, чугунки, ванны, краны, радиаторы, литые детали механизмов и машин. В среднем на долю литых деталей приходится около 70% массы машин и механизмов, а в некоторых отраслях машиностроения (станкостроение) это число доходит до 90%, при этом их стоимость достигает 20…25% (до 50…60%) стоимости машины.
Технология получения отливок известна человечеству с древнейших времен. Её история начиналась на заре земных цивилизаций ранее 4 тысяч лет до нашей эры.
На территории России наёдено много литых изделий, относящихся к различным периодам развития человечества. Для защиты от врагов требовались пушки, и их производство хорошо было поставлено в Московской Руси. Образцы, хранящиеся теперь в Московском Кремле, расцениваются как произведения искусства. Известная бронзовая Царь-пушка, отлитая Московским умельцем литейщиком Андреем Чоховым в 1586 году из бронзы весит 39,4 тонны. Царь-колокол, отлитый Иваном Моториным в 1735 году из бронзы, весит 196,8 тонны. Обращает на себя высокое качество бронзы и плотность структуры сплава. В 1782 году в Петербурге был открыт памятник Петру I — «Медный всадник». Это величественная фигура всадника на коне была изготовлена из бронзы скульптором Фальконэ. Вес памятника 22,1 тонны. В верхней части фигура толщина стенки не превышает 7,5 мм, а в нижней — 22 мм.
За такой исторический период литейное производство превратилось в одну из отраслей промышленности, использующей наряду с древнейшими традициями все современные достижения науки и техники:
компьютерные технологии, лазеры, электронику и автоматику, композиционные материалы, сплавы с заранее заданными свойствами, биотехнологии и др.
Первые машиностроительные литейные заводы в России начали строить в конце XVIII века. Первая в России паровая машина с использованием литых деталей была построена в Петрозаводске в 1790 году. Частный завод Берда, основанный в 1792 году, с первых же лет основания производил литые детали для паровых машин, токарных станков для Тульского оружейного завода. В 1846 году были построены первые паровозы и вагоны широкой колеи протяженностью 1524 м для Николаевской железной дороги Петербург-Москва. Этот год считается началом отечественного заводского паровозо- и вагоностроения. Первое руководство по чугунолитейному производству написано русским металлургом, горным инженером А. Ф. Мевиусом в 1859 году, в которой ещё отсутствуют рекомендации по применению простейшей техники при формовке.
В научно-технической и исторической литературе отдельным вопросам и периодам развития литейного производства были посвящены работы многих специалистов в данной области: П. Н. Аксенова, Г. Ф. Баландина, А. А. Горшкова, Б. Б. Гуляева, Л. И. Леви, Л. М. Мариенбаха, Ю. А. Нехендзи, Г. М. Орлова, А. М. Петриченко, Б. В. Рабиновича, Н. Н. Рубцова, В. М. Шестопала и др.
Для развития литейной техники и технологии характерны некоторые общие закономерности, в частности расширение ассортимента применяемых природных материалов, постоянное совершенствование применяемых естественных и искусственных материалов, рациональное количественное использование материалов, создание искусственных материалов с заранее заданными свойствами и другие. [1]
2 Конструирование отливки и литейной формы
2.1 Оценка технологичности детали и меры ее повышения для
получения литой заготовки
Разработку технологического процесса изготовления отливки начинают с анализа технологичности конструкции детали. Качество современного изделия характеризуется большим разнообразием свойств, одним из которых является технологичность. Стандартное определение понятия технологичности конструкций содержит исходный принцип подхода сокращения материальных и трудовых затрат во всех сферах проявления свойств конструкций.
Технологичность по ГОСТ 14205-83 рассматривается как совокупность свойств конструкций изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций и изделий того же назначения при обеспечении установочных значений показателей качества в принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.
Технологичной называют такую деталь или составляющих её элементов, которая обеспечивает заданные эксплуатационные свойства продукции и позволяет при данной серийности изготовить её с минимальными затратами. Отливка считается технологичной, если она имеет простые и прямолинейные контуры, облегчающие изготовление модельного комплекта, процесса формовки, сборки и отчистки отливок, рациональную толщину стенок в различных сечениях, обеспечивающих прочность конструкции и возможность заполнения формы металлом; плавные переходы в сопрягаемых участках, способствующих снижению внутренних напряжений. При наличии отклонений от выше указанных требований должен быть поставлен вопрос о внесении в конструкцию детали необходимых изменений [3].
Втулка 45ФЛ массой 11,5 кг. Имеет сквозное отверстие с диаметром 105 мм. Данная отливка относится ко второму классу сложности, который включает в себя отливки для деталей, рассчитываемых на прочность и работающих при статических нагрузках. Имеет средней сложности геометрическую форму.
Средняя толщина стенок составляет 28 мм, она является достаточной для получения данной детали литьем.
Обеспечивается направленное затвердевание (от нижней части отливки к верху), элементы отливки будут затвердевать при небольших перепадах температур.
Установка прибылей требуется из-за высокого показателя усадки выбранного сплава (45ФЛ - усадка 2,2-2,3%). Затвердевание отливки в форме-направленное. Установление прибылей дает возможность пропитать отливки полностью, что в свою очередь уменьшает образование усадочных дефектов.
Конструкция данной отливки является технологичной с точки зрения простоты формообразования, формовки, минимального количества стержней, сборки и выбивки.
2.2 Выбор способа литья, определение количества отливок в форме
В серийном и крупносерийном производстве чаще всего используются специальные виды литья, а также литьё в сырые песчано-глинистые формы,
изготовленные на формовочных машинах или АФЛ (автоматических формовочных линиях) [4].
Литьё в сырые песчано-глинистые формы имеет ряд преимуществ:
-не требуется площадь для сушильных агрегатов и места под складирование форм перед сушкой;
-экономия топлива или электроэнергии;
-сокращение цикла изготовления;
-снижение себестоимости.
С учётом вышеперечисленных преимуществ и серийности производства отливок, составляющей 200000 штук, применяем литьё в сырые песчано-глинистые формы.
2.3 Выбор положения отливки в форме и поверхности разъема формы и модели. Оценка возможности выполнения отверстий в литье
2.3.1 Выбор положения отливки в форме
Положение отливки в форме должно обеспечивать высокое качество отливки, минимальные затраты на ее изготовление и на механическую обработку, минимальный расход метала и возможность применения автоматизации и механизации технологического процесса.
Для данной литой детали можно предложить два варианта расположения отливки в форме горизонтальное расположение вертикальное расположение с выступающей частью направленной вверх, которые представлены на рисунках ниже.
На основании особенности конструкции данной детали, марки сплава, требований, предъявляемых к изделию, необходимо обеспечить направленное затвердевание отливки. Создание такого направленного затвердевания предупреждает брак по усадочным дефектам.
Также нужно выбрать положение отливки в форме такое, чтобы обеспечить удобную сборку формы, наилучшее качество поверхности на обрабатываемых поверхностях.
Для данной отливки, имеющей отверстие, образованные стержнем, выбранное положение должно обеспечивать возможность проверки полости формы при сборке, а также надёжное крепление стержня.
Исходя из конструктивных особенностей, деталь следует располагать вертикально, такое положение отливки обеспечивает спокойное и равномерное заполнение полости формы.[9]
Исходя из этих соображений, отливку располагаем вертикально, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2 – Вертикальное положение
Рисунок 3 – Горизонтальное положение
Рассмотрим вариант горизонтального расположения отливки в форме как показано на рисунке 3. Горизонтальное положение значительно затруднит формовку. Также будет нерациональное расположение отливки в форме, увеличенный расход формовочной смеси, увеличение габаритов оснастки.
2.3.2 Выбор поверхности разъёма модели и формы
Правильность выбора поверхности разъёма формы влияет на конструкцию модели и формы, процесс уплотнения формы.
Наиболее ответственные части отливки нужно, по возможности, располагать в нижней части формы, что уменьшает дефекты по неметаллическим включениям, усадочным и газовым раковинам.
Рисунок 4 – Положение поверхности разъема (1 вариант)
Рисунок 5 – положение поверхности разъема (2 вариант)
Вариант, представленный на рисунке 5, не подходит, т. к. в этом случае будет затруднена формовка, а также подвод металла.
Вариант, представленный на рисунке 4 (выбранный вариант), позволяет свободно извлекать модель при формовке без отъемных частей. Форма имеет одну плоскость разъема, что является необходимым условием
для машинной формовки.
2.4 Определение припусков на механическую обработку отливки
Для определения параметров точности отливки использован ГОСТ 53464-2009. К параметрам точности относятся: класс размерной точности отливки КРТ; класс точности массы КМ; степень коробления элемента отливки СК; степень точности поверхностей отливки СТ; допуск смещения элемента отливки ССМ и номер ряда припуска NZ [5; 6].
1) Класс размерной точности
— технологический процесс литья: литьё в песчано-глинистые формы из смесей с влажностью от 2,8 до 3,5% и прочностью от 120 до 160 кПа со средним уровнем уплотнения до твёрдости не ниже 80 единиц;
— наибольший габаритный размер: 204 мм – свыше 100 до 250 мм;
— тип сплава: термообрабатываемые стальные сплавы;
— класс размерной точности отливки: 9…13.
Для отливок простой конфигурации, изготавливаемых в сырых песчано-глинистых формах принят класс размерной точности отливки КРТ = 9.
2) Степень коробления элементов отливки (по таблице Б.1 ГОСТ 53464-2009):
— отношение наименьшего размера отливки к наибольшему: 9/204 = 0,044 - свыше 0,025 до 0,050;
— для разовых форм и термообрабатываемых отливок после плавки степень коробления элемента отливки: 7…10.
Принята степень коробления элемента отливки СК = 7.
3) Степень точности поверхностей отливки (по таблице В.1 ГОСТ 53464-2009):
— технологический процесс литья: литьё в песчано-глинистые формы из смесей с влажностью от 2,8 до 3,5% и прочностью от 120 до 160 кПа со средним уровнем уплотнения до твёрдости не ниже 80 единиц;
— наибольший габаритный размер: 204 мм – свыше 100 до 250 мм;
— тип сплава: термообрабатываемые стальные сплавы;
— степень точности поверхностей отливок: 12…19.
Принята степень точности поверхности отливки СТ = 12.
4) Шероховатость поверхностей