Последовательность изготовления отливки типа «Крестовина» в разовой песчано-глинистой форме.

Схема 1

 

 

Отливка типа «крестовина» изготавливается в песчано-глинистой форме (Схема 1). Основной составляющей формовочной смеси является кварцевый песок, зерна которого имеют различную величину и форму, обладают высокой огнеупорностью. Формовочные смеси получают смешиванием свежего кварцевого песка и огнеупорной глины с определенным количеством отработанной формовочной смеси и различных добавок. В рассчитанном варианте равно 80%. Для приготовления формовочных и стержневых смесей свежие материалы сушат, размельчают и просеивают. Затем их смешивают в однородную массу. Чем равномернее распределяются между зернами песка глинистые добавки, влага и другие составные части, тем выше основные качества смеси, т.е. ее способность пропускать пары и газы, а также прочность и огнеупорность при наименьших количествах связующих веществ. В рассчитанном варианте изготовление литейной формы происходило с помощью пескометной машины. Такая машина обладает наиболее высокой производительностью. Она механизирует операции наполнения опоки формовочной смесью и ее уплотнение. Установка, съем опок, и удаление модели из формы выполняется вне машины различными механизмами. Пескометы применяют преимущественно для опок емкостью не менее 0,5м³. Производительность машины до 3,5м³/ч.

Стержень для отливки типа «крестовина» был произведен из холодно-твердеющей смеси на пескострельной машине (разновидность пескодувных). Жидкий металл поступает в полость формы через литниковую систему, которая обеспечивает непрерывную, равномерную и спокойную подачу металла в форму, а также питание отливки жидким металлом во время ее затвердевания и усадки.

Металл, выплавляемый в цехах, сначала выпускают в разливочный ковш, из которого его затем разливают по формам. Перед заливкой в формы металл выдерживается в ковше и ему дается возможность освободиться от выделяющихся газов, шлака и неметаллических включений. Перед заполнением металлом ковш следует хорошо просушить и нагреть до 700-800 ºС. В противном случае металл быстро охлаждается, образуя настыли на стенках, насыщается газами, могут быть выбросы жидкого металла, что очень опасно. Время заливки металла в ковш 5 минут.

Далее происходит заливка литейных форм жидким металлом. На качество отливки оказывает значительное влияние температура заливаемого металла, которую выбирают в зависимости от природы металла, величины и конструкции формы, толщины отливки и ряда других факторов. После того, как в форму был залит металл, ей дают время на остывание. Происходит кристаллизация металла, после чего форма поступает на выбивку. При выбивке опока освобождается от отливки, отработанной формовочной смеси, каркасов, стержней и т.д. Для выбивки применяем пневмоническое оборудование. Отливку, освобожденную от стержней и формовочной смеси, следует очистить от земли, литников. Для этой цели используется дробеметный аппарат. Принцип действия аппарата: на поверхность отливки направляют с большой скорость чугунную дробь, которая очищает за счет удара поверхность отливки. Операция обрубки прибыли происходит с помощью пневморубки.

Далее проводится термическая обработка металла в виде отжига, целью которого является удаление поверхностных дефектов.

1. Разработка технологических указаний расчет литниково-питающей системы для изготовления отливки типа «втулка».

Материал отливки – чугун СЧ20. Расширяющаяся литниковая система для чугунных отливок: Fcт<Fшл<Fпит

Fcт:Fшл:Fпит=1:1,2:1,5

Тип литниковой системы – верхнебоковая.

Расчёт литниково-питающей системы с учётом изготовления отливки из СЧ20.

где:

М = Sm_i = V × r

Находим объем отливки:

Номинальная масса отливки равна:

Размер опоки:

а:230+50+50=330 мм

b:360+50+50=460 мм

h:320/2+50=210 мм

из таблицы выбираем нужный размер опоки: 500х400х200

1)Время заполнения формы металлом.

Воспользуемся наиболее часто применяющееся эмпирической зависимостью:

,

где S- коэффициент, учитывающий род сплава, тип литейной формы и конфигурацию литниковой системы.

M - масса отливки, кг.

δ - преобладающая толщина стенки отливки, мм.

2)Расчетный статического напора.

Высота статического напора:

для литниковой чаши:

 

Н_ст- начальный напор или расстояние от горизонтальной оси питателей до верхнего уровня металла в чаше Н_ст=p+b=0,22+0,05=0,27

H1=0.035*0.08=0.028мм

c=0.44 – высота отливки;

р=0.22 – расстояние от верхней полуформы до верха отливки;

3) Площадь поперечного сечения узкого места литниковой системы (в данном случае стояка) равна:

где, М – масса металла, заливаемого в форму, кг.

µ_лс – коэффициент расхода литниковой системы.

ρ– плотность жидкой стали, кг/м³.

t – время заполнения формы, сек.

g – ускорение свободного падения, м²/с

– высота расчетного статического напора, м

Площадь сечения стояка:

= = 22,69

Площадь сечения шлакоуловителя:

=1,2* /2=1.2*22,69/2 = 13,61

5) Размер элементов литниковой системы.

Стояк:

Нижний диаметр стояка:

Высота стояка равна:

Верхний диаметр стояка:

Объем стояка:

Литниковая чаша:

Объем чаши:

Шлакоуловитель:

,

Высота будет равна:

Расчет площади питателя:

Масса литниково-питающей системы:

Mпит=

Расчет объема формовочной смеси:

Объем стержневой смеси

Коэффициент использования металла

КИМ=М₁/М₀=79,465/(40,3992+63,495)=0,765

 

1. Расчет шихты и краткое описание выплавки сплава.

 

4.1 Задан состав чугуна, который необходимо выплавить (чугун 20):

 

Марка стали	Содержание компонентов, % (по ГОСТ 1412-85)
СЧ20	C	Mn	Si	P (не более)	S (не более)
3,3-3,5	0,7-1	1,4-2,4	0,2	0,15

 

 

Расчёт ведём на 100 кг металлошихты:

Материалы	Процентное содержание
C	Si	Mn	S	P
Чугун (чушка) Л1	3,5	3,3	0,5	0,02	0,11
Чугун (чушка) Л2	3,6	3,0	0,5	0,03	0,12
Возврат	3,5		2,4	0,2	0,15
Лом стальной	0,2	0,3		0,05	0,05
Чугун по заданию	3,4-3,2	2,2-2,0	0,8-0,6	<0,12	<0,15
Угар	-	-15%	-20%	+50%	-

 

Найдём количество добавок в шихте: Si – x %

Mn – y %

S – z %

Угар Si составляет 15%,т.е. 0,15 X

Угар Mn составляет 20%, т.е. 0,20 Y

Пригар серы составляет +50%, т.е. 0,5 Z

 

Остаётся: Si = 0,85 Х, Mn = 0,80 Y, Z=1,5

 

Получим: ; ;

Таким образом получаем шихту:

 

Компоненты шихты	Структура, %	Содержание элементов, %
C	Mn	Si	P	S
Возврат		1,05	0,3	0,72	0,06	0,045
Стружка собственная		0,525	0,15	0,36	0,03	0,0225
Лом стальной		0,03	0,12	0,045	0,0075	0,0075
Чугун Л1		0,875	0,125	0,825	0,0275	0,005
чугун Л2		0,54	0,075	0,45	0,018	0,0045
Всего:		3,02	0,77	2,4	0,143	0,0845

 

Расход ферросплавов Ф:

, где

- заданное содержание элемента

- исходное содержание элемента

К = (100 – угар), %

В – содержание элемента в ферросплаве, доли единиц

- масса металлошихты

 

Возьмём ферромарганец Фм 75 с содержанием Mn = 75%

кг

Количество дополнительного элемента, вносимого ферросплавом, %

 

, где - содержание элемента в ферросплаве.

 

Возьмём ферросилиций Фc 71 с содержанием Si = 71%

кг

Количество дополнительного элемента, вносимого ферросплавом, %

 

Необходимо дополнительное внесение углерода: добавляем кокс литейный с содержанием углерода С = 82 %.

 

Таким образом, получаем общую массу металлошихты равной:

 

m = 100 + 0,8 + 0,696 + 0,58 102,08 кг

 

Итоговый состав металлошихты приведенный на 100 кг выплавляемого чугуна:

 

Шихта	Содержание компонентов, %
C	Mn	Si	P	S
3,5	1,3	2,8	0,14	0,07