Разработка технологического процесса изготовления отливки

Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ДЕТАЛИ, ВЫБОР СПОСОБА ФОРМОВКИ И ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ. 7
3. ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ 12
4. ЧИСЛО И КОНСТРУКЦИЯ СТЕРЖНЕЙ 13
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ОТЛИВОК В ФОРМЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОПОК 14
6. ВЫБОР ТИПА ЛИТНИКОВО-ПИТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ. РАСЧЕТ ВСЕХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛПС 15
7. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ МОДЕЛЬНОЙ ОСНАСТКИ. КОНСТРУКЦИЯ СТЕРЖНЕВОГО ЯЩИКА 18
8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ 19
9. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОТЛИВОК 23
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 25

ВВЕДЕНИЕ
Отливки получают заливкой расплава в литейную форму, в которой он переходит из жидкой фазы в твердую. Этот процесс носит название кристаллизация. В данной работе обрабатываемым материалом является серый чугун – сравнительно хорошо обрабатывается резанием, имеет высокие литейные и механические свойства. Недостатком серого чугуна является его сравнительно низкая вязкость. СЧ 20: σв 200МПа. Применяется для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках.
Существенным недостатком серого чугуна является то, что при ускоренном охлаждении его структура по сечению может получиться неоднородной, так как процесс графитизации не успевает завершиться в полном объеме. Для получения равномерной структуры в расплав вводят специальные добавки – модификаторы. Модифицирование ферросилицием и силикокальцием позволяет получить чугун с металлической основой, состоящей в основном из перлита.
Литейные формы должны обеспечивать требуемую конфигурацию, заданную точность размеров и требуемое качество поверхностей отливки. Форма должна воспринимать тепловое воздействие и силовые нагрузки со стороны залитого расплава, а также являться регулятором процесса формирования структуры металла.
Все формы, используемые в литейном производстве, делятся на разовые формы и многократно используемые формы.
Разовые формы служат для получения одной отливки, после чего разрушаются. Для их изготовления используют песчано-глинистые, песчано-смоляные, и другие формовочные смеси.
По строению стенок различают разовые литейные формы толсто-стенные (толщина стенок 30-250 мм) и тонкостенные (10-20 мм) и оболочковые.
По методу упрочнения различают следующие основные виды разовых форм:
Сырые формы являются наиболее распространенными в литейном производстве. Они применяются при изготовлении разнообразных по конфигурации и назначению отливок массой до 3 т, когда давление на стенку формы жидкого металла не превышает 0,25 кгс/ мм2 (2,5 МПа). Главным недостатком сырых форм являются возможность образования дефектов вследствие малой прочности, высокой газотворной способности и повышенной влажности.
Сухие формы применяются при производстве крупных и тяжёлых отливок, массой свыше 5 т, а также ответственных средних отливок массой более 100 кг. Они не содержат влаги, имеют большую прочность, сравнительно высокую газопроницаемость, обладают хорошим сопротивлением гидродинамическому напору заливаемого расплава. Недостатки сухих форм: искажение рабочих поверхностей формы при сушке; большая длительность производственного цикла; низкая теплопроводность, снижающая скорость кристаллизации.
Подсушиваемые формы применяются при изготовлении ответственных отливок из чугуна и стали массой 500-8000 кг, имеющих большие плоскости, а также в тех случаях, когда сырые формы не обеспечивают требуемое качество отливок. Подсушка осуществляется различными методами: тепловым сжиганием красок; горелками; газовыми сушильными установками и др. Недостатками подсушиваемых форм являются: неравномерное упрочнение поверхности форм, имеющих сложную конфигурацию и глубокие полости; затруднённое паровыделение в процессе подсушивания, что может вызвать на поверхности литья пригар и газовые раковины.
Химически твердеющие формы используются при изготовлении высококачественных отливок из серого чугуна, стали и цветных металлов массой до 200 т. При производстве таких форм используются облицовочные химические смеси, содержащие жидкое стекло толщиной 15-25 мм для средних отливок и 25-50 мм для крупных. Различают формы, твердеющие при продувке углекислым газом и самотвердеющие в атмосфере. Технология основана на том, что жидкое стекло способно поглощать СО2 с образованием геля кремниевой кислоты, придающего смеси прочность.
Многократно используемые формы разделяются на два основных вида:
Постоянные, выполненные обычно из чугуна и стали. Металлические формы применяются в условиях массового и крупносерийного производства при получении отливок литьём в кокиль, центробежным способом, литьём под давлением.
Полупостоянные, выполненные из смесей с высоким содержанием глины и высокоогнеупорных материалов (шамот, асбест и др.).
Литьё в песчано-глинистые формы — процесс получения сложных фасонных отливок в разовых литейных формах, изготавливаемых из песчано-глинистых формовочных материалов.
Способ широко применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства отливок из чугуна, стали и цветных сплавов, в том числе требующих применения большого количества стержней.
Отливки, полученные в песчано-глинистых формах имеют сравни-тельно низкую точность размеров соответствующую 16-17 квалитетам для отливок из стали и чугуна, 12-16 квалитетам — для цветных сплавов и высокую шероховатость поверхности (Ra 25-160 мкм для стали и чугуна, Ra 12,5-50 мкм для цветных сплавов). Заготовки имеют большие припуски на механическую обработку, а следовательно, низкий коэффициент использования материала Ки 0,55-0,7.
Процесс изготовления песчано-глинистых литейных форм называется формовкой. Различают два основных вида формовки ручную и машинную. Ручная формовка в основном применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства отливок, а также при получении крупных отливок. Машинную формовку используют в условиях массового и серийного типов производства. Она осуществляется на специальных формовочных машинах, которые производят уплотнение формовочных смесей и извлечение модели из формы.
Формовка осуществляется в опоках. Опока представляет собой приспособление в виде открытого ящика или жёсткой рамы и служит для удержания формовочной смеси при её уплотнении и при заливке расплава. Опоки изготавливают из стали, чугуна и алюминиевых сплавов литьём, сваркой или собираются из отдельных элементов.

Дефекты в отливках (газовые раковины, усадочные раковины, ужимины, горячие трещины, пригар, пористость) образуются в результате нарушения технологического процесса, неудовлетворительного качества исходных материалов и др.
Основными способами оценки качества отливок являются: разметка, внешний осмотр, травление, гидравлическое испытание. Применяются также ультразвуковая, магнитная, рентгено- и гамма-дефектоскопия. Для определения механических свойств материала отливок могут отливаться пробные образцы.
Эти неразрушающие методы контроля в последнее время получили широкое применение как в массовом, так и в серийном производстве.
Магнитная дефектоскопия. В машиностроении широко применяются магнитные методы контроля для выявления мельчайших трещин, шлаковых включений и других дефектов, расположенных на незначительной глубине или частично выходящих на поверхность.
Магнитная дефектоскопия позволяет производить сплошную проверку качества ответственных отливок вместо выборочной проверки, связанной с разрезкой или порчей деталей. Этот способ основан на том, что в намагниченном изделии магнитный поток способен частично рассеиваться при встрече препятствий типа трещин, неметаллических включений и др.
Для выявления дефектов, расположенных вблизи поверхности отливки, ее зачищают, а проверяемую деталь намагничивают. В месте нахождения дефекта магнитный поток рассеивается и выходит на поверхность. Намагниченную поверхность детали поливают суспензией в виде жидкости, в которой во взвешенном состоянии находится магнитный порошок. В качестве жидкости чаще всего применяется минеральное масло, керосин или мыльный раствор. Оседающий на поверхности отливки порошок втягивается в область неоднородности вышедшего на поверхность магнитного потока (на месте дефекта отливки) и располагается в виде характерных полос или замкнутых линий. Поверхность отливки предварительно очищается дробью или металлическим песком, чтобы по ней могла свободно стекать эмульсия. Для выявления дефектов на деталях с темной поверхностью могут применяться окрашенные порошки. После испытания отливку необходимо размагнитить. Для намагничивания и размагничивания деталей и для проведения магнитного контроля наша промышленность выпускает различные типы стационарных и переносных магнитных дефектоскопов.