Разработка ЛГМ процесса для детали крышка ВУ 8.040041

3.cdw

1.cdw

Отливка 2й группы по ОСТ 4ГО.021.192;
Неуказанные литейные радиусы 2-10 мм;
Предельные отклонения литейныхразмеров ЛБ ОСТ 4Г0.010.025
Неуказанные предельные отклонения размеров на механическую
Маркировать ударным способом шрифтом 5 по НО.010.007

TLP.docx

Цели и задачи дипломного проекта:
Разработать технологию изготовления отливки «Крышка ВУ 8.040041» рассчитать припуски литниковую систему изучить смеси которые будут применяться при изготовлении отливки выбрать и изучить принцип работы линии для её изготовления подобрать оборудование.
Спроектировать модельное отделение цеха литья по выжигаемым моделям мелких и средних отливок мощностью 19700 тгод годного литья подобрать оборудование с максимально наименьшим расходом электроэнергии ресурсов и наиболее высокой производительностью.
Произвести расчет экономической части для оборудования рабочих найти заработные платы определить расходы доходы а также окупаемость вложений.
Разработать меры по охране труда окружающей среды и энергосбережения для модельного отделения. Рассмотреть вопросы производственной санитарии пожаро- и взрывоопасности на участке и методы их устранения изучить требования к рабочим и оборудованию.
Способ литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) основан на применении отличного от традиционного подхода к формообразованию. При традиционном подходе форма изготовляется по удаляемой из нее после формовки модели. Это обусловливает применение сложной оснастки приводит к удорожанию процесса изготовления форм снижает размерную точность получаемых отливок и повышает общую трудоемкость их изготовления. При литье по газифицируемым моделям формы изготовляются по моделям которые не удаляются а остаются в форме подвергаясь затем газификации в процессе ее заливки сплавом. Это позволяет эффективно решить проблему повышения точности отливок при издержках производства меньших чем при обычном литье в песчано-глинистые формы. Впервые данный способ литья был применен американским архитектором Г. Шроером для изготовления художественной отливки. Газифицируемая модель была изготовлена из пенополистирола. Патент на способ литья по пенополистироловым моделям был получен в США в 1958 г
Диапазон массы изготовляемых отливок - от нескольких килограммов до десятков тонн. К настоящему времени разработано около 20 различных модификаций технологического процесса изготовления отливок при ЛГМ создано технологическое оборудование обеспечивающее получение отливок из разных сплавов при индивидуальном серийном и массовом производстве. Применение отдельных модификаций ЛГМ позволяет изготовлять отливки по точности не уступающие отливкам полученным литьем под давлением а по качеству поверхности - полученным кокильным литьем при несравнимо меньших затратах на производство.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИТОЙ ДЕТАЛИ
В курсовом проекте необходимо разработать технологический процесс изготовления отливки «Крышка ВУ 8.040.041».
Литая деталь «Крышка ВУ 8.040.041» изготавливается из сплава СЧ20 ГОСТ 1412-85. Химический состав представлен в таблице 1.
Размеры детали: длина –272 мм высота –50 мм ширина – 222 мм.
Масса детали – 328 кг.
Средняя толщина стенки – 8 мм.
Внутренние полости отливки как и сама отливка изготавливаются специальной выжигаемой моделью которая в точности повторяет конструкцию отливки переходы и углы сопряжения стенок плавно переходят в тонкие сечения отливки.
Таблица 1 – Химический состав СЧ20 ГОСТ 1412-85
Таблица 2 –Физические свойства СЧ20 ГОСТ 1412-85
Модуль упругости при растяжении Е×10-2МПа
Удельная теплоемкость при температуре от 20 до 200°СG Дж(кг×К)
Коэффициент линейного расширения при температуре от 20 до 200°Сa1°С
Теплопроводность при 20°Сl Вт(м×К)
Материал заменитель ВЧ-45 ГОСТ 7293-85.
Чугун эвтектического состава обладает наибольшей жидкотекучестью. Снижение содержания углерода вдоэвтектическом чугуне сцелью повышения его механических свойств приводит куменьшению жидкотекучести увеличение содержания фосфора— кповышению жидкотекучести. Включения марганца увеличивают вязкость чугуна иуменьшают жидкотекучесть. Жидкотекучесть чугуна значительно превышает жидкотекучесть стали.
На необработанных поверхностях отливки допускаются одиночные раковины диаметром не более 4 мм глубиной не более 2 мм в количестве не более 7на деталь
На обрабатываемых поверхностях отливки допускаются одиночные раковины в количестве не более 5 штук диаметром не более 2 мм глубиной не более 2 мм.
ФОРМОВОЧНЫЕ И МОДЕЛЬНЫЕ СМЕСИ
Формовочная смесь должна обеспечивать высокую газопроницаемость формы в пределах 200 500 обладать хорошей податливостью и выбиваемостью а также сохранять свойства при многократном использовании. Затраты на регенерацию должны быть минимальные.
При получении отливок в песчаных формах без связующего значительно упрощаются операции изготовления и выбивки формы а их продолжительность резко уменьшается.
В качестве исходного материала для изготовления форм рекомендуется применять кварцевый песок соответствующий следующим требованиям:
глинистая составляющая не должна превышать 05%;
песок должен иметь округлую или полукруглую форму зерна что позволяет увеличить газопроницаемость литейной формы и снизить брак при литье из-за газовых раковин;
влажность песка (и любого др. наполнителя) не должна превышать 05%.
Наименование компонентов
Кварцевый песок Об1К02 или Об2К02
кварцевый песок Об1К016 или Об2К016
пылевидный кварц или маршаллит
Изготовление моделей из пенопластов на основе эпоксидных смол полиуретана фенольно-резольных смол полистирола и других материалов показало что наиболее приемлемым для литья по газифицируемым моделям являются пенопласты на основе полистирола так как они имеют наименьшую газотворную способность минимальный негазифицируемый остаток после разложения и отличаются высокой скоростью газификации.
Полистирол получается в результате полимеризации стирола – ароматического соединения с ненасыщенной боковой связью C6H5CH = CH2. Стирол – бесцветная жидкость плотностью 0905 гсм3 и температурой кипения 145 °С.
Пенополистиролы Р106 и Р107 отличаются от марок других производителей повышенным содержанием пентана (более 7-8%) что обеспечивает их высокую живучесть и качество поверхности пено-моделей.
Таблица 2 Основные свойства пенополистирола
белый жемчуг как сфера
приблизительно.0.6-0.65
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ
Отливка «Крышка ВУ 8.040.041» изготавливается литьем по газофицируемым моделям.
Также как и литье по выплавляемым моделям литье по выжигаемым (газофицируемым) моделям выполняется в неразъемные формы а модель удаляется путем выжигания. В процессе заливки жидкого металла в форму под действием высокой температуры происходит термодиструкция пенополистирола из которого изготовляется модель. Газифицируемая модель постепенно замещается расплавом по мере поступления последнего в форму.
Модели изготовленные в прессформах на специальных машинах применяются в массовом производстве и имеют точность сопоставимую с выплавляемыми моделями. Особенностью рассматриваемого способа литья является процесс термодиструкции связанный с выделением газов и продуктов разложения материала модели.
В технологии литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) модельные блоки изготавливаются "Белом цехе" или модельном цехе. Бисер исходного сырья - поллистирола подвергают первичному вспениванию в автоклавах или предвспенивателях затем производят сушку сырья и насыщение предвспененных гранул кислородом после чего инжектируют гранулы в пресс-формы и производят вторичное вспенивание. Пресс-формы охлаждают водой после чего извлекают сформированные модели производят их сушку наклейку или припаивание литниково-питающей системы и сборку моделей в модельный куст на стояк. Модельный куст покрывается противопригарным покрытием и вновь сушится при температуре 40-60ºС в течении 2 – 4 часов.
Первая операция в технологии производства пенополистирольной модели – предварительное (первичное) вспенивание полистирола. Предвспенивание осуществляют в специализированной установке – автоматического предвспенивания полистирола периодического действия EPS-JF-100. Характеристики установки представлены в таблице 5.
Бисер исходного полистирола загружается в бункер предвспенивателя откуда идет порционный забор сырья в автоматическом режиме. Управление всеми узлами установки осуществляет программируемый логический контроллер (PLC). Задача оператора установки – следить за процессом и загружать новые порции исходного полистирола в приемный бункер.
Таблица 5 Характеристики установки EPS-JF-100
Диаметр камеры вспенивания мм
Высота камеры вспенивания мм
Объем камеры вспенивания м3
Достижимая плотность сырья кгм3
Производительность кгчас
Расход сжатого воздуха м3цикл
Установленная мощность кВт
После предварительного вспенивания происходит задувание пенополистиролав пресс форму. Следующим этапом изготовления модели является запекания пенополистирола в автоклаве.
Автоклав WS-280YDA используется для изготовления небольших и средних пенополистирольных моделей методом вторичного вспенивания в ручной алюминиевой пресс-форме. Такие операции как: сборка пресс-формы задувка предвспененного полистирола перемещение формы в камеру автоклава извлечение из камеры перемещение в ванну охлаждения разборка и извлечение модели производятся вручную оператором автоклава – модельщиком. Характеристики установки представлены в таблице 5.
Автоклав имеет собственный тэновый парогенератор кроме этого автоклав возможно подключить к внешнему источнику пара. Узлы контактирующие с водяным паром выполнены из нержавеющей стали. Для облегчения загрузки пресс-форм каждый автоклав имеет выдвижную корзину благодаря которой пресс-формы оказываются в центре камеры. Режим обработки может варьироваться в широком диапазоне как по температуре 40-135ºС так и по времени 0-60 мин. Нагрев пресс-форм осуществляется равномерно со всех сторон. Контроль температуры внутри камеры осуществляет термопара передающая сигнал на регулятор. По завершению времени тепловой обработки давление в камере сбрасывается. Дверь автоклава разблокируется. Это гарантирует безопасность работы персонала.
Таблица 5 Характеристики автоклава WS-280YDA
После запекания формы в автоклаве происходит извлечение модели из формы с последующей сборкой ее в единую модель включающую себя 4 модели и элементы литниковых систем. Следующим этапом происходит установка единой модели в опоку в которой находится смесь определенного уровня.
Вакуумные опоки 700х700х450 представляют собой сварные короба предназначенные для формовки пенополистирольных модельных блоков огнеупорным наполнителем. Боковые и нижняя стенки опоки имеют вакуум-проводы изолированные от внутреннего пространства опоки нержавеющей металлической сеткой. Установка модельного блока в опоку производится вручную или при помощи робота-манипулятора при этом расстояние от нижней стенки не менее 70 мм. После заполнения опоки песком производится уплотнение за счет вибрации. Далее опока накрывается сверху полиэтиленовой пленкой и засыпается слоем песка в 20-40 мм. Подключение опоки к вакуумной системе осуществляется через армированный резиновый рукав.
Для перемещения опоки грузоподъемным механизмом предусмотрены специальные цапфы. Опока может комплектоваться колесными парами для передвижения по рельсам.
После наполнения формы песком происходит формовка встряхиванием на вибростоле.
Вибростол XYZ-II с размерами вибростола 1500х1500х750 и грузоподъемностью 8т предназначен для уплотнения огнеупорного наполнителя (песка) в вакуумной опоке. Вибростол ЛГМ оснащается тремя парами вибродвигателей установленными на каждую из пространственных осей – Х Y Z. При работе двигатели имеют разнонаправленное вращение способствующее качественному уплотнению песка по всему объему опоки. Установку опоки на вибростол возможно осуществлять при помощи грузоподъемного механизма. Для эффективной передачи вибрации от вибродвигателей к опоке опционально предлагается установка пневматических зажимов.
После встряхивания опока заполненная формовочной смесью покрывается пленкой и подключается к вакуумной системе.
Вакуумная система модели SK-20 предназначена для создания разряжения в заформованной вакуумной опоке перед заливкой металла. Система состоит из вакуумного водоциркуляционного насоса мокрого пылеуловителя ресивера сепаратора трубопроводов обратных клапанов гребенки армированного резинового рукава манометров и системы управления. Сердцем вакуумной системы является вакуумный насос. Вода в насос поступает из сепаратора и создает герметичную прослойку между импеллером и корпусом насоса. Обратно в сепаратор вода возвращается по верхнему трубопроводу в виде капель. Вакуумные опоки вручную подключаются к гребёнке системы через резиновый армированный рукав. Гребенка в стандартной комплектации имеет от 2 до 8 выводов каждый из которых оснащается ручным регулировочным клапаном-бабочкой. При заливке металлом полистирольная модель сгорает при этом газы отводятся вакуумной системой и проходят через пылеуловитель мокрого типа. В результате этого продукты деструкции полистирола осаживаются и очищенный воздух поступает в насос. Предварительная очистка отходящих газов защищает импеллер насоса от зарастания а также улучшает экологическую обстановку в цехе. Вакуумный ресивер поставляемый в комплекте с вакуумной системой играет роль аккумулятора отрицательного давления за счет чего при выключенном насосе разряжение в опоке поддерживается в течении 1-5 мин в зависимости от состояния полиэтиленовой пленки.
После заливки отливка попадает на выбивную решетку и после на обрубочно-очистной цех.
РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ ПО ГОСТ 26645-85 И МАССЫ ОТЛИВКИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИМ.
Точность отливки определяется по ГОСТ 26645-85.
Исходные данные для расчета:
Основные габаритные размеры детали мм.
Толщина преобладающей стенки – 8 мм.
Серийность - серийное производство.
Марка сплава – СЧ20 ГОСТ 1412-85.
Класс размерной точности определяется по таблице №9.
В зависимости от габаритных размеров отливки типа сплава наличия термической обработки сложности отливки серийности и степени механизации:
Расчёт припусков на механическую обработку и усадку сплава ведётся по ГОСТ 26645-85 по таблице №9 в зависимости от технического процесса изготовления отливки наибольшего габаритного размера типа сплава и наличия термообработки сложности отливки серийности и степени механизации.
Для отливки средней сложности при серийном изготовлении на автоматической линии класс размерной точности принят 5.
Степень коробления определяется по таблице №10 в зависимости от отношения наименьшего габаритного размера к наибольшему типа сплава и др.
Принимаем степень коробления поверхностей 7
Степень точности поверхностей определяется по таблице №11 в зависимости от тех. процесса изготовления наибольшего габаритного размера типа сплава и др.
Принимаем степень точности поверхностей 8
Класс точности массы определяется по таблице №13 в зависимости от технологического процесса изготовления отливки массы типа сплава и наличия термообработки и др.
4 5т 5 6 7т 7 8 9т 9 10
Принимаем класс точности отливки 7т
-7-8-7т ГОСТ 26645-85
Допуск на размеры отливки определен по табл.1 в зависимости от класса размерной точности.
Допуск формы и расположения элементов отливки определяется по табл.2.
Общий допуск определяется по табл. 16.
Ряд припусков на обработку отливки определяется по табл. 14 .
Минимальный литейный припуск определяется по табл. 5 .
Таблица 8 – Номинальные размеры
Номинальный размер на обработку мм
Мини-мальный литейный припуск
Общий припуск на сторону для каждого номинального размера определяется по табл. 6.
Принятый припуск определяется путем сложения минимального и общего припусков.
Масса отливки определяется путем сложения массы детали массы припусков на механическую обработку массы напусков по формуле
Объем припусков и напусков определяется по формулам
где – постоянная величина = 314;
D – большой размер см2;
d – маленький размер см2;
Припуск – принятый припуск (из таблицы № 8);
n – количество отверстий шт.
Размер 85. Объем припуска рассчитаем по формуле 2
Размер 32 при h=138.
Размер 32 при h=188.
Размер 45. Объем припуска рассчитаем при помощи графического редактора Компас 3D (Приложение А)
Размер. Объем припуска рассчитаем при помощи графического редактора Компас 3D (Приложение Б)
Определяем массу припусков по формуле
Подставляем числовые значения в формулу (4) находим массу припусков
Находим объём напусков по формуле:
Определяем общую массу напусков по формуле
Подставляем числовое значение в формулу (6) находим массу напусков
Общая масса отливки составляет
Находим коэффициент использования материала КИМ по формуле
где Gдет – масса детали кг;
Gотл – масса отливки кг.
Подставляем числовое значение в формулу (7) находим КИМ
РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ОТЛИВОК В ФОРМЕ
При серийном производстве отливок на автоматической линии следует располагать модели на плите так чтобы максимально использовать площадь опок. Оптимальное расположение моделей на плите является существенным средством снижения себестоимости литья.
Заниженное количество отливок в форме приводит к снижению производства отливок при одних и тех же трудовых затратах по изготовлению формы к нецелесообразному расходу формовочной смеси последовательно и к перерасходу свежих формовочных материалов.
При расположении отливок на плитах необходимо правильно определить толщины слоев формовочной смеси на различных участках формы.
Таблица 9 – Минимально допустимые размеры
Минимально допустимая толщина слоя мм
от верха модели до верха опоки
от низа модели до низа опоки
от модели до стенки опоки
между моделью и шлакоуловителем
Учитывая минимально допустимые размеры в форме 700х700х450 располагаем 4 отливки.
Рисунок 2 – Эскиз расположения отливок в форме
РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ МАССЫ
Литниковой системой называется совокупность каналов для подвода металла и питания отливки жидким металлом при её затвердевании.
Основные элементы дроссельной литниковой системы: литниковая чаша стояк шлакоуловитель питатели дроссель.
В литниковой системе для отливок из стали устанавливают прибыль. Прибыль используется для питания отливки.
Сечение стояка см3 находим по формуле
где G – масса жидкого металла на отливку г;
–коэффициент расхода =043;
–оптимальная продолжительность заливки формы с;
Hр – расчетный статический напор см.
Масса жидкого металла на отливку:
где Мотл – масса отливки;
n – количество отливок шт.
Подставляем числовые значения в формулу (11) находим массу жидкого металла
Оптимальная продолжительность заливки t с определяется по формуле
где – масса отливки кг;
S –коэффициент зависящий от толщины стенок отливки s = 20;
– средняя толщина стенок мм.
Подставляем числовые значения в формулу (12) находим продолжительность заливки
Расчётный статический напор см для сифонной литниковой системы определяется по формуле
где – расстояние от места подвода металла до верхнего уровня металла в воронке или чаше см;
С высота отливки см;
Подставляем числовые значения в формулу (10) находим сечение стояка
Для равномерного питания отливки принимаем систему из 2х питателей на отливку. Определяем площадь одного питателя:
Рисунок 6 – Эскиз сечения питателя
Соотношение сечений элементов литниковой системы для средних и мелких отливок
где – сечение стояка см2;
– поперечное сечение шлакоуловителя см2;
–сечение питателя см2.
Площади поперечных сечений шлакоуловителя и стояка определим из соотношения
Для равномерного питания отливки принимаем систему из двух шлакоуловителей. Определяем площадь одного шлакоуловителя:
Рисунок 5 – Эскиз сечения шлакоуловителя
Определяем площадь стояка:
Находим диаметр верхнего сечения стояка см по формуле
Подставляем числовые значения в формулу (15) находим диаметр верхнегосечениястояка
Рисунок 4 – Эскиз сечения стояка
Определим размеры воронки
Рисунок 3 – Эскиз сечения воронки
Объем шлакоуловителя рассчитывается см3 по формуле
где F – сечение шлакоуловителя см2;
l –длина шлакоуловителя см2.
Подставляем числовое значение в формулу (16) находим объем шлакоуловителя
Объем стояка рассчитывается см3 по формуле
Объем воронки рассчитывается см3 по формуле
где – длина воронкисм;
– диаметр воронки см;
– высота воронки см.
Подставляем числовое значение в формулу (18) находим объем воронки
Объем питателя рассчитывается см3 по формуле
где F – сечение литникового хода см2;
n – количество питателей штук.
Подставляем числовое значение в формулу (19) находим объем питателя
Общий объём литниковой системы см3 определяется по формуле
объем шлакоуловителя;
Подставляем числовое значение в формулу (20) находим общий объем литниковой системы
Масса отливки с литниковой системой г определяется по формуле
где – плотность металла равная 71 гсм3.
Подставляем числовое значение в формулу (21) находим массу отливки с литниковой системой
БАЛАНС МЕТАЛЛА. ОПРЕДЕЛИТЬ КОЭФФИЦИЕНТ ВЫХОДА ГОДНЫХ ОТЛИВОК
Структурный баланс жидкого металла позволяет определить потребность в материальных ресурсах для получения металла с целью обеспечения производственной программы. Статьи баланса учитывают то что часть металла расходуется на литники прибыли и технологически неизбежные потери.
В состав баланса металла входят: масса годного литья литниковой системы величина в процентах: брака 5% сплёсы 06% угар 6% и безвозвратные потери принимаются по опыту работы литейных цехов машиностроительного завода.
Масса годного литья и литниковой системы: 100%-5%-06%-6% = 884%.
Масса всех отливок с литниковой системой определяется по формуле
где – суммарная масса отливок в форме кг;
– масса литниковой системы кг;
Подставляем числовые значения в формулу (22) находим массу всех отливок с литниковой системой
Расчет баланса жидкого металла для марки СЧ 20 сводим в таблицу 11.
Таблица 11 - Баланс жидкого металла
Структурные элементы
Коэффициент выхода годного литья определяется по формуле
где Mотл– суммарная масса отливок в форме кг;
Ммз – масса металлозавалки кг.
Подставляем числовые значения в формулу (23) находим коэффициент выхода годного литья:
РАСЧЕТ МАССЫ ФОРМЫ ДО ЗАЛИВКИ И ПОСЛЕ ЗАЛИВКИ
Расчет массы формы до заливки ведётся по формуле
где Мопок – масса пустых опок кг;
Мсмеси – масса формовочной смеси в форме кг.
Определяем объем формовочной смеси
где – объем опок см3;
– объем металла см3;
Размеры опок в свету 700х700х450. Определим объем опок:
где – масса отливок в форме г;
– масса литниковой системы г ;
ρ – плотность чугуна гсм3 ρ = 71 гсм3.
Определяем общую массу формовочной смеси
Определяем массу формы до заливки
Определяем массу формы после заливки
где –масса металла в форме кг.
ХАРАКТЕРИСТИКА МОДЕЛЬНОГО КОМПЛЕКТА
Модель для детали «Корпус редуктора 700.34.23.013» изготавливается из пенополистирола.
При автоклавном способе изготовления моделей подвспененный и выдержанный ППС задувают в пресс-формы и спекают паром с температурой 110 – 130 °С и давлением 110 - 125 кПа. Конструкции автоклавов имеют автоматику для контроля уровня воды в котле температуры водяного пара давления в камере а также рекуператор пара. Среди новых технических решений по этой теме является разработка конструкции проходного автоклава в котором по рольгангу пресс-формы проходят 3 камеры 2 крайние из них служат своеобразными шлюзами для экономии пара как теплоносителя.
При проектировании пресс-формы из алюминия надо стремится чтобы ее стенки были приблизительно одной толщины и не более 15 мм для равномерного спекания модели. Чем выше чистота формообразующих поверхностей оснастки тем выше чистота модели и отливки а также легкость извлечения модели из пресс-формы. Получить отливку ЛГМ-процессом с наименьшей возможной шероховатостью до 6 класса чистоты можно если поверхности пресс-формы и соответственно модели имеют шероховатость на класс выше. При конструировании пресс-формы учитывают усадку ППС и заливаемого металла.
Изготовленные модели перед окрашиванием и сборкой с элементами литниково-питающей системы (ЛПС) должны быть высушены. Для уменьшения прилипаемости и облегчения выемки модели из охлажденной пресс-формы поверхность ее предварительно перед задувкой ППС обрабатывают аэрозольной силиконовой смазкой.
Сжатый воздух давлением 200 - 250 кПа необходимый для задувного устройства должен быть сухим и без масла. Желательно наличие влаго- и маслоотделителя на пневмотрубопроводе.
ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАВКИ МЕТАЛЛА
Для выплавки чугуна наибольшее распространение получили индукционно тигельные печи вагранки и доменные печи в данном дипломном проекте используется печь модели УИП-1600-025-30. Индукционно плавильная установка УИП вместимостью от 1 до 16 тонн предназначены для индукционной плавки черных цветных металлов токами высокой частоты. Мощность источника питания - 1600 кВт скорость плавки чугуна - 290 тч
Печь индукционная плавильная работает по принципу трансформатора у которого первичной обмоткой является водоохлаждаемый индуктор а вторичной обмоткой и одновременно нагрузкой - находящийся в тигле металл. Нагрев и расплавление металла происходят за счет протекающих в нем токов которые возникают под действием электромагнитного поля создаваемого индуктором.
Управление процессом плавки осуществляется в ручном или автоматическом режимах. Состояние футеровки тигля контролируется визуально а также периодическими замерами внутреннего диаметра тигля.
Измерение температуры расплавленного металла в печи производится термопарой кратковременного погружения В начале плавки (в течение первых 5–10 мин) до прекращения толчков тока генератор работает на пониженной мощности затем подводимую мощность доводят до максимальной. В любых условиях плавку должны вести при закрытом тигле. Во время плавления шихту нужно периодически осаживать. Одновременно с этим добавляют оставшуюся часть шихты.
Когда последние куски шихты расплавятся в печь вводят шлаковую смесь. Шлак защищает металл от окисления снижает угар легирующих элементов уменьшает тепловые потери и благоприятствует протеканию необходимых физико-химических процессов. Для основного процесса шлаковая смесь состоит из 70 % обожженной извести 20 % плавикового шпата и 10 % магнезитового порошка; во время доводки к такой смеси могут быть добавлены молотый кокс ферросилиций и порошок алюминия. Плавку в индукционных печах ведем с окислением.
Основной процесс (переплав) характеризуется небольшой продолжительностью и низким угаром. В большинстве случаев плавку без окисления проводят по основному процессу. Плавку ведут в тиглях из основных огнеупорных материалов. Окисление углерода удаление фосфора и серы можно проводить с большой скоростью что при глубокой ванне и относительно малой поверхности соприкосновения металла и шлака связано с интенсивной циркуляцией жидкого металла. Часто для ускорения окисления примесей поверхность расплава добавляют в шлак железную руду и окалину. Эти окислители могут быть внесены в тигель вместе с шихтой.
Расчет шихты производится с целью подбора шихтовых материалов обеспечивающих в процессе плавки в печи заданный химический состав чугуна и требуемые механические свойства отливок при минимальной стоимости жидкого металла.
Данными для расчета шихты являются: химический состав шихтовых материалов химический состав чугуна угар элементов в процессе плавки.
Таблица 12 – Химический состав чугуна СЧ20 1412-85
Для плавки чугуна выбираем плавильную печь – индукционная тигельная печь высокой частоты. Футеровка печи принимаем основную.
Таблица 13 – Угар химических элементов при выплавке чугуна СЧ20
Угар элементов % от содержания в шихте
Индукционная тигельная печь высокой частоты
Таблица 14 – Расчет шихты для сплава СЧ20
Содержание элементов
Угар из ферросплавов
РАСЧЕТ НОРМ РАСХОДА ОСНОВНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА 1 ТОННУ ГОДНОГО ЛИТЬЯ
Металлозавалка на 1 тонну годного литья 1000×100811 = 123305 кг
Таблица 15 Расчёт норм расхода основных материалов на 1т. годного литья
Определяем норму расхода вспомогательных материалов на 1 тонну годных отливок.
Объем формовочной смеси равен
с учетом потерь 30 %
Определяем соотношение массы отливок одной формы к одной тонне
Определяем массу расходуемой формовочной смеси на 1 тонну
Таблица 16 – Норма расхода формовочной смеси на 1 тонну годного литья
Определяем норму расхода пенополистирола на 1 тонну годных отливок.
Объем пенополистирола
Находим объем металла по формуле (41):
Находим объем пенополистирола по формуле (40):
Масса пенополистирола
Находим массу кг пенополистирола по формуле (42):
Определяем массу пенополистирола смеси на 1 тонну