Разработка технологического процесса получения отливки корпуса из СЧ20

Спецификация Ящик 1.spw

КП 150104.ЛО.06.003.03
РГАТА им.П.А.Соловьева

Лист 3Ящик.cdw

РГАТА им.П.А.Соловьева

Лист 4 Разрез Опоки в Сборе.cdw

РГАТА им.П.А.Соловьева

Курсовик Акутин.doc

Федеральное Агентство по образованию Российской Федерации
РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ им. П. А.
Факультет авиадвигателестроения
Кафедра материаловедения литья и сварки
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Технология литейного производства»
«Разработка технологического процесса получения отливки корпуса из СЧ20»
Студент группы ЛО-06
Выбор способа формовки 4
Выбор поверхности разъема формы 6
Выбор формовочной смеси 7
Выбор стержневой смеси 8
Параметры точности отливки припуски на механическую обработку
формовочные уклоны стержневые знаки 9
Выбор и расчет литниковой системы 12
Расчет времени охлаждения отливки в форме 16
Выбор и расчет литниковой системы для алюминия .17
Выбор и расчет литниковой системы для стали 19
Список литературы 22
Спецификация №1 (на модельную плиту верха)
Спецификация №2 (на стержневой ящик)
Спецификация №3 (на форму в сборе)
Отливка «корпус» имеет габаритные размеры 140×105×50 мм
изготавливается из серого чугуна СЧ20. отливки 391 кг. Отливка
относится к категории мелких. Для ее изготовления используем метод литья в
песчано-глинистые формы. Данный технологический процесс обеспечивает
выполнение технических требований предъявляемых к отливке (по геометрии
стабильности геометрических размеров во времени шероховатости). Этот
способ литья наиболее универсален позволяет получать отливки любых
конфигураций размеров и массы при любой серийности достаточно прост и
Этот вид литья целесообразен для отливок массой до 100 кг и высотой
до 300 мм. Когда давление металла на стенки формы не превышает 25 кПа.
Выбор способа формовки
Формовка – это процесс изготовления разовых литейных форм. Это
трудоемкий и ответственный этап всего технологического цикла изготовления
отливок который в значительной мере определяет их качество. Процесс
формовки заключается в следующем:
- уплотнение смеси позволяющее получить точный отпечаток модели в
форме и придать ей необходимую прочность в сочетании с податливостью
газопроницаемостью и другими свойствами;
- устройство в форме вентиляционных каналов облегчающих выход из
полости формы образующихся при заливке газов;
- извлечение модели из формы;
- отделку и сборку формы включая установку стержней.
В зависимости от размеров массы и толщины стенки отливки и чистоты
поверхности а также марки литейного сплава его заливают в сырые сухие и
химические твердеющие формы. Литейные формы изготавливают вручную на
формовочных машинах полуавтоматических и автоматических линиях.
Так как данная отливка имеет небольшую массу 3.9 кг то будем
использовать формовку по-сырому. Формовка по-сырому является более
технологичной так как отпадает необходимость в сушке форм что значительно
ускоряет технологический процесс.
В условиях единичного мелкосерийного производства можно использовать
как ручную так и машинную формовку. Для изготовления данной отливки
применим машинную формовку. Машинная формовка позволяет механизировать две
основные операции формовки (уплотнение смеси удаление модели из формы) и
некоторые вспомогательные (устройство литниковых каналов поворот опок и
т.д.). При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения
возрастает точность размеров отливки резко повышается производительность
труда облегчается труд рабочего и улучшаются санитарно-гигиенические
условия в цехе уменьшается брак.
В качестве формовочной машины примем машину импульсного типа. В такой
машине уплотнение смеси происходит за счет удара воздушной (газовой) волны.
Сжатый воздух под давлением (6 – 10 )·106 Па с большой скоростью поступает
в полость формы. Под действием удара воздушной волны формовочная смесь
уплотняется в течение 002-005 с. Оставшийся воздух удаляется через венты.
Верхние слои формовочной смеси уплотняют допрессовкой.
При использовании обычных песчано-глинистых смесей поверхностная
твердость формы достигает 89-94 единиц. Прочность формы при импульсной
формовке достигает 190-25 кПа.
Выбор поверхности разъема формы
Основная задача при выборе положения отливки во время заливки
заключается в получении наиболее ответственных ее поверхностей без литейных
Поверхность соприкосновения верхней и нижней полуформ называется
поверхностью разъема формы. Она необходима для извлечения модели из
уплотненной формовочной смеси и установки стержней в форму. Поверхность
разъема может быть плоской и фасонной.
Выбор разъема формы определяет конструкцию и разъемы модели
необходимость применения стержней величину формовочных уклонов размер
опок и т.д. При неправильном выборе поверхности разъема возможно искажение
конфигурации отливки неоправданное усложнение формовки сборки.
Выбранная поверхность разъема формы удовлетворяет следующим
- поверхность разъема должна занимать горизонтальное положение при
- число поверхностей разъема должно быть минимальным обеспечивающим
эффективную формовку и беспрепятственное удаление модели;
- основная и наиболее ответственная часть отливки должна находиться в
- поверхность разъема по возможности должна обеспечить изготовление
отливки с минимальным количеством стержней.
Для данной отливки выбираем плоскость разъема таким образом чтобы
можно было легко и с большей точностью установить стержень. А затем без
трудоемких операций извлечь его.
Выбор формовочной смеси
Отливка чугунная мелкая к чистоте поверхности особых требований не
предъявляется производство мелкосерийное. Исходя из этого выбирается
литье в песчано-глинистые формы из смесей с влажностью от 28 до 35%
прочностью от 120 до 160 кПа со средним уровнем уплотнения до твердости не
ниже 80 единиц. Для импульсной формовки под высоким удельным давлением
используют формовочные смеси аналогичные для формовки прессованием.
Используется единая формовочная смесь которая состоит из оборотной смеси и
свежих материалов. Формовочный припыл – серебристый графит.
Оборотная смесь 9525%
Свойства формовочной смеси:
Газопроницаемость в сыром состоянии
Прочность на сжатие в сыром состоянии 160
Специальными требованиями к смесям характерными для импульсного
уплотнения являются высокие: начальная степень разрыхления смеси
([pic]гсм3) текучесть смеси уплотняемость требования к содержанию влаги
и активного бентонита в смеси. Оптимальной считается влажность 32%. Если
значения содержания влаги больше казанного выше то возникает опасность
проникновения ударной волны вглубь формы в первую очередь болванов и
прилегающих к ним зон что неминуемо отразится на качестве отливки.
Уплотняемость смеси ≥45% может привести к недостаточному уплотнению у
Требования импульсных способов к свойствам смеси обуславливают
повышенное внимание к системам приготовления и транспортировки смеси.
Выбор стержневой смеси
Стержни в процессе заливки испытывают большие термические и механические
воздействия по сравнению с формой поэтому к стержневым смесям
предъявляются более жесткие требования. Прочность стержня в сухом состоянии
и поверхностная твердость должны быть выше чем у формы. Стержневые смеси
должны иметь большую огнеупорность податливость небольшую
гидроскопичность при формовке по-сырому.
Исходя из этого выбираем СоId-Box-Amin-процесс для получения стержней
газовой продувкой который имеет практическое применение в промышленно
развитых странах. СоId-Box-Amin-процесс разработан в США фирмой Ashland.
Стержневая смесь содержит:
Кварцевый песок 988 – 984%
Фенольная смола 06 – 08%
Полиизоцианат 06 – 08%
После уплотнения смеси в ящике пескодувным или пескострельным способом
стержень продувается смесью паров низкокипящей жидкости – третичного амина
(триэтиламина диметилэтиламина) с воздухом и стержень приобретает
начальную прочность которая составляет 60% конечного ее значения. Время
продувки 2 5 с далее 10 20 с стержень продувают воздухом для его очистки
от паров амина. Расход катализатора ≤15 г на 1 кг стержневой смеси. В
результате взаимодействия компонентов связующего в присутствии катализатора
(амина) образуется твердый полимер – полиуретан который и обеспечивает
высокую прочность стержня. Для подготовки дозирования и подачи амина
применяют специальные газогенераторы которые испаряют амин смешивают его
с воздухом и подают в стержневой ящик.
Смесь амина с воздухом после прохода через стержневой ящик
направляется в нейтрализатор где полностью нейтрализуется разбавленной
серной кислотой с образованием водорастворимой соли – сульфата аммония.
Степень очистки воздуха в этой системе близка к 100%. Таким образом весь
тракт подачи амина полностью герметизирован что обеспечивает безопасность
процесса. При необходимости готовые стержни окрашивают противопригарной
формовочные уклоны стержневые знаки.
Определение точностных характеристик и соответствующих им допусков и
припусков отливок производится по ГОСТ-26645-85.
В качестве базовых поверхностей выбираем те поверхности отливки
которые останутся необработанными в конечной детали что обеспечит
получение достаточно точных размеров между обработанными и необработанными
поверхностями детали.
Исходные данные: материал СЧ20 наибольший габаритный размер 140 мм
масса 391 кг сложность отливки – мелкая способ литья – в сырые песчано-
глинистые формы из высоко прочных смесей с высоким и однородным
уплотнением до твердости не ниже 90 единиц влажностью от 28 до 35%
уровень механизации производства – машинное поточно-механизированное.
По табл. 9 ГОСТ 26645–85 для заданного технологического процесса
габаритного размера 140 мм и сплава СЧ20 (термообработка) находим интервал
классов точности размеров 8-13 согласно примечанию берем КР 9.
Степень коробления отливки в целом принимается по наибольшему
значению степени коробления элемента отливки т.е. СК 6.
По табл.11 ГОСТ 26645–85 для заданного технологического процесса
габаритного размера – 140 мм и материала СЧ20 (термообработка) находим
интервал степеней точности поверхности 11- 18. С учетом примечания
По табл. 13 ГОСТ 26645–85 для заданного технологического процесса
номинальной массы 39 кг и материала СЧ20 (термообработка) находим
интервал классов точности массы 7-15 с учетом примечания принимаем КМ 9.
Допуск смещения отливки определяем для наименьшей толщины стенки в
плоскости разъема по классу размерной точности отливки т.е. КР 9. В нашем
случае h=75 мм; по табл.1 для КР 11 и h=75мм Тсм=10 мм. Таким
образом найдены основные точностные параметры отливки: размерная точность
КР 9 степень коробления СК 8 степень точности поверхности СП15 точность
КМ 11 и допуск смещения Тсм=10 мм.
Точность отливки: 9-6-12-9 См. 10 мм ГОСТ 26645–85.
Для обрабатываемых поверхностей необходимо определить ряд
По табл. 14 приложения 6 ГОСТ 26645–85 находим для степени точности
поверхности СП 12 интервал ряда припусков 4-7 с учетом примечания
Определение припусков производим для пяти обрабатываемых
поверхностей: А В С Д Е.
Определение допусков и припусков на обработку
Последовательность назначения А B C D E
Номинальный размер от базы до 50 18 48 38 38
обрабатываемой поверхности мм
Вид размера ВР II I I I I
Класс точности размера КР 9 8 8 8 8
Допуск размера ТО мм 20 10 12 11 11
- допуск формы поверхности (от
номинальный размер нормируемого 140 40 70 25 16
степень коробления СК 6 4 5 5 5
допуск формы ТФ мм 05 024 032 032 032
- допуск смещения вызванного
размер наиболее тонкой стенки 75 10 10 10 10
формируемой с участием стержня мм
класс точности размера КР 7 8 8 8 8
допуск смещения ТСМ мм 064 08 08 08 08
Общий допуск ТОБЩ мм 21 13 22 14 14
Общий допуск при назначении 21 065 11 07 07
Общий припуск ZОБЩ. мм 19 1 13 15 15
Стержневые элементы по ГОСТ 3212-92
Величина стержневого знака S1 S2 S3 α
верхний 140 50 015 015 15 7º 10 º
нижний 140 50 025 – – 7 º 10 º
Формовочные уклоны по ГОСТ 3212-92
Выбор и расчет литниковой системы
Литниковая система должна обеспечивать спокойную равномерную и
непрерывную подачу металла в заранее определенные места отливки.
Конструкция ЛС должна создавать условия препятствующие засасыванию
воздуха потоком металла. ЛС должна задерживать все неметаллические
включения попавшие в поток металла. Одной из важнейших функций ЛС является
заполнение формы с заданной скоростью: при очень большой скорости заливки
происходит размыв стенок формы и каналов самой ЛС а при слишком медленной
заливке– значительное охлаждение металла и образование спаев неслитин
недоливов. ЛС должна способствовать выполнению принципа равномерного или
направленного затвердевания отливки. Она служит для частичного питания
жидким металлом отливки в начальный момент ее затвердевания.
Для регулирования скорости поступления металла в форму и лучшего
задержания шлака используем дроссельную литниковую систему. Дроссель
определяет массовый расход металла протекающего через литниковую систему
а питатель – линейную скорость металла поступающего в форму которую
выбирают минимальной но достаточной для того чтобы шлакоуловитель был
В соответствии с положением отливки при заливке учитывая место
подвода металла составляем схему литниковой системы. В нашем случае
используем двусторонний одноходовой дроссель.
G-масса всех отливок в опоке с литниковой системой;
N– количество отливок в опоке;
GО –вес одной отливки;
GЛС – вес литниковой системы (в нашем случае 10% от массы всех отливок).
G=4· 391+4·391·01=172 кг
)Время заполнения формы
где G – масса отливки с ЛПС кг;
= 14мм– средняя толщина отливки мм.
)Начальный массовый расход:
где – время заливки с определяется по формуле 7.2;
G – металлоемкость литейной формы кг;
k – коэффициент определяемый по формуле:
где Нов – высота отливки в верхней полуформе;
Но – высота отливки.
) Далее по графику зависимостиQН и HР находим номер дросселя. Для данной
отливки подходит дроссель № 5. По табл. 7.1 находим его размеры.
Номер Fдр a b c с1 i k
500 90 – 9280 – 294 – 18 50 18
Рис.6.1 Щелевой двусторонний одноходовой дроссель.
)Далее по соотношению находим остальные элементы литниковой системы.
Размеры литникового хода:
FЛХ=FЛХ2=5502=275мм2;
Нижнее основание литникового хода:
Верхнее основание литникового хода:
hP= 15·а=15·17=34мм.
Ширина одного питателя:
В=FП hP=5003= 1667мм;
Диаметр стояка нижний: [pic].
Диаметр стояка верхний:[p
Dв = 28D = 28 ·30= 84 мм.
Расчёт времени охлаждения отливки
Расчет времени охлаждения отливки в форме для фасонных отливок (для
сплавов кристаллизующихся при постоянной температуре):
где – время охлаждения отливки с;
R – приведенная толщина отливки (наиболее утолщенной части);
R=VF R=00252=00125 м;
V – объем отливки м3;
F – площадь поверхности м2;
bф – коэффициент теплоаккумулирующей способности формы Вт(м2·К·с-
Сж Ст Стж – удельная теплоемкость сплава в жидком твердом и
твердо-жидком состоянии Дж(кг·К);
ρж ρт ρтж – плотность сплава в жидком твердом и твердо-жидком
L – удельная теплота кристаллизации сплава Джкг;
Vз Vл Vс Vк Vв – относительная температура заливки ликвидуса
солидуса кристаллизации выбивки отсчитывается от температуры формы
(Vз=tз– tф н°С; Vк=tк–tфн°С и т.д.).
Температуру выбивки отливок выбирают с таким расчетом чтобы металл
приобрел достаточную прочность и в отливке не возникало больших
термических напряжений которые могут привести к образованию холодных
трещин и к короблению. Температура выбивки составит 500 °С – для чугунных
Выбор и расчет литниковой системы для алюминия.
Используем боковую литниковую систему.
) Рассчитываем время заливки в форму металла.
Где G= Gотл +GЛС + Gпр.
– преобладающая толщина стенки отливки мм;
S – коэффициент зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки;
S=17 – для отливок массой до 3 кг;
) Определяем расчетный металлостатический напор в форме:
Нр= H–h2 = 150 – 502 = 125 мм = 0125 м.
) Определим площадь сечения стояка.
где Gотл GЛС и Gпр – вес отливок литниковой системы и прибылей
[pic] – расчетный напор м.
Расчет прибыли по методу Й. Пржибыла
Gпр = Vп·ρ=[pic]·ρ где [pic]
где – отношение объема прибыли к объему усадочной раковины (VпVр);
[pic] часть объемной усадки сплава принимающая участие в
формировании усадочной раковины;
Vо объем питаемого узла.
Gотл +GЛС + Gпр=4·13+4·13·015+4·038=75 кг
) По площади стояка определяются его размеры (стояк круглый):
)Далее по соотношению находим остальные элементы литниковой системы:
Fст : ΣFлх : ΣFпит = 1 : 2 : 11 – для бокового подвода металла.
-площадь литникового хода: [p
-площадь питателей: [pic].
)Размеры двухстороннего трапецеидального литникового хода ([pic]):
-высота и нижнее основание:
-верхнее основание: [pic].
)Рассчитывается площадь одного питателя и его размеры:
-высота питателя равна [pic].
) Расстояние до первого питателя от стояка:
где а – высота литникового хода;
[pic]– предельная скорость всплытия шлаковой частицы в спокойном
расплаве по нормали к потоку
где dшл – диаметр шлаковой частицы dшл = 0002 м;
с – коэффициент сопротивления с = 1;
ρшл – плотность шлаковой частицы; ρшл = 500 кг м3 – для
)Размер воронки определяем по формуле:
Принимаем D=73мм; Н =D=73мм.
Выбор и расчёт литниковой системы для заливки стали
Используем литниковую систему для заливки стали из чайникового ковша.
ГдеG=Gотл +GЛС + Gпр.
– средняя толщина стенки отливки мм;
S – в нашем случае S=11
) Определим площадь сечения питателя.
Ксуж – коэффициент сужения литникового канала К = 11 115;
Gотл +GЛС + Gпр=4·41+4·41·01+4·28=292 кг
Fст : ΣFлх : ΣFпит = 1 : 11 : 12
-площадьстояка: [pic].
)Рассчитывается площадь стояка и его размеры:
Принимаем D=90мм; Н =D=90мм.
Список использованных источников
Литниковые системы и прибыли для фасонных отливок. Галдин Н.М.
Чистяков В.В. Шатульский А.А.; Под общ. ред. В.В. Чистякова. - М.:
Машиностроение 1992. - 256с.
Справочник литейщика: справочник для профессионального обучения
рабочих на производстве.В.К. Могилев О.И.Лев. - М.: Машиностроение 1988.
Справочник по чугунному литью. Под ред. Н.Г. Гиршовича. - 3-е
изд. перераб. и доп. - Л.: Машиностроение ленинградского отделения 1978.
Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров массы и припуски
на механическую обработку. ГОСТ 26645 - 85.

Лист 2Модельная плита верха.cdw

Модельная плита верха
Ргата им.П.А.Соловьева

ЛИСТ 1.cdw

1. Отливка 2 класса группы "б" ОСТ2 МТ21-2-76
Класс точности отливки по ГОСТ 1855-55
Неуказанные литейные радиусы 3.5 мм
Формовочные уклоны по ГОСТ 3212-92
Отливку подвергнуть старению
РГАТА им. П.А.Соловьева

Спецификация форма в сборе.spw

РГАТА им.П.А.Соловьева
Опока верха 400х500х250
Опока низа 400х500х250

Модельная плита верха спецификация.spw

Модельная плита верха
Ргата им.П.А.Соловьева
Модель литникового хода