Технология получения и обработки заготовок (стр. 2 из 3)
3 – кожух печи; 4 – желоб для выпуска плавки
Плавку металлов проводят в тигле, изготовленном из основных или кислых огнеупорных материалов. Вокруг тигля располагается спиральный многовитковый индуктор, изготовленный из медной трубки, в которой циркулирует охлаждающая вода. К индуктору подключается питающий высокочастотный двигатель – генератор переменного тока. При пропускании тока через индуктор (с частотой 500–800 Гц) в металле, находящемся в тигле, индуктируются мощные вихревые потоки, что обеспечивает нагрев и плавление металла. Шихтовые материалы загружают сверху, которые состоят из металлической части, состоящей из литейного чугуна, чугунного лома, возврата собственного производства (литники, брак), стального скрапа, добавок ферросплавов (передельный коксовый чугун М1: 3,8% С, ≤ 0,5–1,3% Si, ≤ 0,5–1,3% Mn, ≤ 0,15–0,3% P, ≤ 0,02–0,06% S). Для выпуска плавки печь наклоняют в сторону сливного желоба.
Плавку проводят методом переплава. Пуск печи осуществляется с помощью пусковой болванки требуемого химического состава массой около 10–12% общей ёмкости тигля, по форме, соответствующей форме тигля, но несколько меньшего диаметра. Болванку помещают в тигель и расплавляют. После этого загружают составляющие шихты. В момент загрузки печь должна быть отключена. На зеркало жидкого металла загружают электродную стружку, затем легковесные отходы металлообработки и в последнюю очередь – возврат собственного производства. После полного расплавления шихты в печь вводят ферросплавы. Металл в печи перегревают до температуры 1350–1400
C. По достижении этой температуры печь выключают и отбирают пробы для анализов.После корректировки доводят температуру металла до 1450–1470
C и проводят выпуск его в ковши, предварительно подогретые до температуры 600 – 800 C во избежание охлаждения металла. В конце периода плавления на металл загружают флюс, необходимый для образования шлакового покрова. В качестве флюса используют известь и плавиковый шпат. Шлаковый покров защищает металл от окисления и насыщения газами атмосферы, уменьшает потери тепла. Под действием электромагнитного поля индуктора при плавке происходит интенсивное движение (циркуляция) жидкого металла, что способствует ускорению химических реакций, получению однородного по химическому составу металла, быстрому всплыванию неметаллических включений, выравниванию температуры. В конце плавки проводят диффузионное раскисление путём подачи на шлак порошкообразного кокса, ферросилиция и алюминия. Во всех случаях в печи должен оставаться жидкий металл в количестве 25–50% общей ёмкости, в который вновь загружают шихту.Из плавильной печи чугун выпускают в ковш, который мостовым краном переносят к месту разливки чугуна.
Рисунок 4 – Разливочный ковш
1 – стопор; 2 – стакан с отверстием для выпуска чугуна;
3 – рычажный механизм стопора
Разливочный ковш имеет стальной сварной кожух с цапфами для захвата крюками мостового крана. Внутри он футерован шамотным кирпичом. В днище ковша вставлен стакан из огнеупорного материала с отверстием для выпуска чугуна. Отверстие стакана закрывается пробкой из огнеупорных материалов; она навинчивается на стальной стержень стопора, футерованного шамотными кольцами. Стопор поднимается и опускается при помощи привода с дистанционным управлением. /1/
3. Разработка чертежа отливки
3.1 Выбор положения отливки в форме и определение разъема формы
При выборе положения отливки в форме необходимо учесть следующее:
- требуется обеспечить равномерное или направленное затвердевание отливки;
- наиболее ответственные, обычно обрабатываемые поверхности, надо делать нижними или боковыми (эти поверхности получаются более чистыми);
- тонкостенные части рекомендуется располагать в нижних частях формы по возможности вертикально или наклонно.
Выбор разъема формы или модели зависит от конфигурации и размеров отливки, а также от характера производства. Количество разъемов должно быть минимальным. Необходимо учитывать, что наличие разъема формы может приводить к смещению частей отливки относительно друг друга (перекос). По возможности нужно всю отливку или ее большую часть помещать в одной части формы, лучше в нижней; не рекомендуется пересекать плоскостью разъема ответственные обрабатываемые или базовые поверхности. Необходимо также обеспечить рациональное размещение частей литниковой системы.
Для данной детали линия разъема будет одна, которая изображена на эскизе разработки элементов литейной формы. Выбранная линия разъема наиболее эффективна при данном исполнении детали, т. к. обеспечивает возможность получения, как центрального глухого отверстия, так и удобный подвод литниковой системы.
3.2 Припуски на механическую обработку
Припуском на механическую обработку является слой металла (на сторону), предназначенный для снятия в процессе механической обработки с целью получения требуемой чистоты поверхности и размеров, заданных чертежом детали.
Припуски на механическую обработку отливок из чугуна назначаются по ГОСТ 26645–85, при наибольшем габаритном размере 100–250 мм. В соответствии с ГОСТ 26645–85 выбираем для данной отливки 11-й класс размерной точности, 16-ю степень точности поверхностей, 11-й класс точности массы. В соответствии со степенью точности поверхностей выбираем 8-й ряд припусков для нижних и боковых поверхностей, 10-й ряд припусков для верхних поверхностей. Припуски на механическую обработку в соответствии с номинальным размером нормируемого участка отливки и общим допуском элемента поверхности, указаны на чертеже элементов отливки.
3.3 Припуск на усадку
Величина припуска на усадку выбирается в зависимости от материала. На чертеже отливки величину припуска указывают в примечании или в правом нижнем углу. Модельщик при изготовлении модели использует соответствующий усадочный метр.
Для серого чугуна при литье деталей малого веса (до 100 кг) усадка составляет 0,9–1,3%.
3.4 Формовочные (литейные) уклоны
Формовочные уклоны служат для извлечения моделей из формы без ее разрушения. Размеры отливки увеличиваются в направлении извлечения модели из формы, то есть в сторону плоскости разъема формы. На обрабатываемые поверхности отливки формовочные уклоны даются поверх припусков на механическую обработку, на необрабатываемые – за счет увеличения или уменьшения размеров отливки.
Величина формовочных уклонов выбирается в зависимости от вида литья, материала модели и высоты поверхности, на которую назначается уклон, и обозначается в градусах или в миллиметрах. Формовочные уклоны указаны в таблице 6 на размеры с учётом припусков.
Таблица 5 – Значения формовочных уклонов
| Высота поверхности модели, мм | Угол модели | |
| угол b | уклон а, мм | |
| до 10 10 – 16 16 – 25 25 – 40 40 – 63 63 – 100 100 – 160 | 2055' 1055' 1030' 1005' 45' 35' 25' | 0,5 0,55 0,65 0,75 0,85 1,00 1,20 |
3.5 Напуски
Напуск служит для упрощения изготовления отливки. Отверстие диаметром 15 мм и меньше можно не оформлять в отливке, поскольку его целесообразнее просверлить в процессе механической обработки. Таким образом, отверстия Æ15 мм, паз шириной 15 мм при литье не выполняются. Так же напусками закрывается канавка.
3.6 Галтели и литейные радиусы
Галтели – скругления внутренних углов при переходе от одной поверхности отливки к другой. Галтели обеспечивают извлечение модели из формы, предотвращают появление трещин и усадочных раковин в отливке, обеспечивают плавный переход.
Радиус галтели R определяется по формуле
(1)где a и b – толщины сопрягаемых стенок отливки в мм.
Полученные по формуле значения округляют до следующих величин (нормальный ряд радиусов): 1, 2, 3, 5, 8, 10, 16, 20, 25, 40. По возможности галтели должны быть одного радиуса.
Так как на отливках не должно быть острых углов (они являются концентраторами напряжений и затрудняют получение четкого контура отливки), все острые кромки округляют радиусами, размер которых не превышает 3 мм. Эти радиусы называются литейными и обозначаются на чертеже буквой r.
3.7 Коэффициент использования металла
(2)где VД – объем детали,
VОТЛ – объем отливки.
VД= 160 ּ160ּ30 – π/4ּ152 ּ30ּ4 + π/4ּ 1102 ּ190 – π/4ּ 802 ּ220 =
= 1446584 мм3 ≈ 1446,6 ּ10 -6 м3
VОТЛ= 160 ּ160ּ31,5 + π/4ּ 1132 ּ200 – π/4ּ 772 ּ228 =
= 1750440 мм3 ≈ 1750,5 ּ10 -6 м3
=83%.Плотность стали r=7850 кг/м3,
mД = 11,4 кг,
mОТЛ= 13,7 кг.
4. Разработка технологического процесса получения заготовки
4.1 Схема технологического процесса
На рисунке 5 представлена схема технологического процесса получения заготовки детали «Стакан».