Разработка технологического процесса получения отливки крышка из АК12

Стержневой ящик.cdw

КП 150104.ВЛ.011.003
РГАТУ им. П. А. Соловьева

Модельная плита.cdw

модель литникого хода с питателями
модель отливки со стержневыми знаками и прибылями
РТАТА имени П.А. Соловьева
КП 150104.ВЛ.011.003

Пояснительная записка.doc

Федеральное агентство по образованию РФ
Рыбинский Государственный Авиационный Технологический Университет
имени П. А. Соловьёва
Факультет очно-заочный
Кафедра «Материаловедения литья и сварки»
РАСЧЕТНО - ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
«Технология литейного производство»
«Разработка технологического процесса получения отливки крышка из АК12»
Выбор способа формовки .. .4
Выбор поверхности разъема формы .. 4
Выбор формовочной смеси .. .. 5
Выбор стержневой смеси 6
Выбор стержневых знаков .. 7
Параметры точности отливки припуски на механическую обработку .. 7
Расчет литниково – питающей системы .. .. .. 10
Расчет нагружения опок . 13
Расчет времени охлаждения отливки в форме . .. .14
Список литературы . 16
Отливка относится к категории средней сложности. Для ее изготовления
используем метод литья в сырые 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 дешев.
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.
Для изготовления отливки используем комплексную
автоматическую линию предназначенную для изготовления отливок в сырых
одноразовых песчано-глинистых формах в чугунолитейных цехах серийного
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.
Так как данная отливка имеет небольшую массу 362 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.
Выбор поверхности разъема формы
Основной задачей 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 быть в горизонтальном положении при
заливке во избежание кантовки или поворота формы;
- число поверхностей разъема должно быть минимальным обеспечивающим
эффективную формовку и беспрепятственное удаление модели;
- необходимо стремиться к простой поверхности разъема т. е. лежащей
- 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
Выбирается литье в разовые песчано-глинистые формы из смесей с
влажностью от 23 до 28% прочностью на сжатие в сыром состоянии от 160 до
0 кПа с высоким и однородным уровнем уплотнения до твердости не ниже 90
единиц. Используется единая формовочная смесь которая состоит из оборотной
смеси и свежих материалов.
Оборотная смесь 9625%
Кварцевые пески группы «К» используются для приготовления
формовочных и стержневых смесей при производстве крупных средних и мелких
отливок из чугуна. В данном курсовом проекте используем кварцевый песок с
SiO2 не менее 99% глинистой составляющей не более 2% со средним размером
зерна 014-018 мм. а также глина – бентонит марки С1Т2: среднепрочная
(более 70 кПа по пределу прочности при сжатии во влажном состоянии)
высокосвязующая (более 28 кПа по пределу прочности при разрыве в зоне
конденсации влаги) и среднеустойчивая (более 03 ед. по термической
устойчивости) глина. Вредные примеси: окислы щелочно – земельных и щелочных
металлов – не более 12% окислы железа – не более 075%.
Крахмалит вводится в формовочную смесь для уменьшения склонности к
образованию ужимин а также обеспечивает снижение обсыхаемости формы на
воздухе улучшает качество отпечатка уменьшает чувствительность к
Свойства формовочной смеси:
Газопроницаемость в сыром состоянии 140 -
Прочность на сжатие в сыром состоянии 160 -
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
гигроскопичность при формовке по-сырому.
Для изготовления стержней к данной отливке применяем Pep-set процесс.
Стержневая смесь содержит:
Кварцевый песок 99 – 986%
Раствор модифицированной
формальдегидной смолы 055 – 077%
Раствор полизоцианата и амина 045 – 063%
Связующая композиция состоит из трех компонентов: раствора
модифицированной фенолформальдегидной смолы раствора полиизоцианата и
Суммарное содержание в смеси первого и второго компонентов составляет
14 %. Уникальная особенность процесса – соотношение «живучестьвремя
извлечения» близкое к 08 09 тогда как у традиционных ХТС оно
составляет 02 03. Формирование прочности стержня начинается практически
сразу после потери живучести смеси и завершается на 70 80 % в течение
2 мин что дает возможность применять процесс в различных условиях
производства при заданных производительности и требованиях к обороту
Pep-set процесс обладает следующими преимуществами:
- пригоден для изготовления стержней при производстве отливок из
чугуна стали и цветных сплавов. Применительно к конкретным видам сплавов
производится соответствующая корректировка состава смеси;
- позволяет в широком диапазоне регулировать параметры процесса
изготовления стержней;
- менее чувствителен к качеству песка температуре и влажности
окружающего воздуха;
- смеси обладают повышенной текучестью вследствие чего обеспечивается
высокая степень уплотнения стержней и форм при минимальных затратах
- позволяет использовать в качестве наполнителей не только кварцевый
песок но и хромит циркон дистенсиллиманит;
- смеси при затвердевании не выделяют побочных продуктов (влаги
токсичных веществ) затвердевание идет одновременно по всему объему стержня
или формы не зависимо от их размера;
- смеси обладают высокой термостойкостью хорошими антипригарными
- вследствие низкого содержания связующей композиции в 15 2 раза
снижается объем газовыделений токсичных продуктов при заливке охлаждении
выбивке отливок уменьшается вероятность образования газовых дефектов в
- по данным отечественных исследований и материалам западных фирм
процесс в экологическом отношении существенно превосходит другие варианты
Выбор стержневых знаков
Для данной отливки выбираем один стержень. Конструктивные размеры
знаков стержней следует выбирать по ГОСТ 3212-92. Длина знака зависит от
длины стержня и его геометрии. По таблице выбираем длину знака равной 65
По таблице формовочные уклоны знаковых частей стержня 8°
Параметры точности отливки и припуски на механическую обработку
Определение точностных характеристик и соответствующих им допусков и
припусков отливок производится по ГОСТ Р 53464-2009.
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 АК12 наибольший габаритный размер 520 мм
масса 44 кг сложность отливки – средняя способ литья – в сырые разовые
песчано-глинистые формы из высоко прочных смесей с высоким и однородным
уплотнением до твердости не ниже 90 единиц влажностью от 23 до 28%
уровень механизации производства – машинное поточно-механизированное.
Для заданного технологического процесса габаритного размера 520
мм. и сплава АК12 (термообработка) находим интервал классов точности
размеров 8-13т согласно примечанию берем КР 11.
Степень коробления отливки в целом принимается по наибольшему
значению степени коробления элемента отливки т.е. СК 7.
мм. и материала АК12 (термообработка) находим интервал степеней точности
поверхности 11- 18. С учетом примечания принимаем СП 13.
Для заданного технологического процесса номинальной массы 44 кг
и материала АК12 (термообработка) находим интервал классов точности
массы 6-13 с учетом примечания принимаем КМ 10.
Допуск смещения отливки определяем для наименьшей толщины стенки в
плоскости разъема по классу размерной точности отливки.
Точность отливки: 11-7-13-10 См. 16 мм ГОСТ Р 53464-2009.
Для обрабатываемых поверхностей необходимо определить ряд
Находим для степени точности поверхности СП 13 интервал ряда припусков
-8 с учетом примечания принимаем РП 7.
Определение припусков производим для трех обрабатываемых
поверхностей: А В С.
Определение допусков и припусков на обработку
Последовательность Поверхности
Номинальный размер 40 26 40
от базы до обрабатываемой
Вид размера ВР 2 1 2
Класс точности размера 10 9 10
Допуск размера Т0мм 20 18 20
Допуск формы Тф мм 04 032 04
Степень коробления 6 5 6
Общий допуск Тобщ мм 24 20 24
Общий допуск при 12 10 12
назначении припуска
Припуск черновой мм 15 13 15
Расчет литниковой системы
За объем первого теплового узла.
За объем второго теплового узла.
где R – радиус фланца м;
b – ширина фланца м.
Тогда объем прибыли будет равен:
где – отношение объема прибыли к объему усадочной раковины (VпVр)
=4-5 для алюминиевого сплава марки АК12;
[pic] часть объемной усадки сплава принимающая участие в
формировании усадочной раковины; [pic] для алюминиевого сплава марки
Vо объем питаемого узла.
Тогда площадь сечения прибыли будет равна:
Найдем массу прибыли:
Металлоемкость формы:
) Рассчитываем время заливки в форму металла:
) Определяем расчетный металлостатический напор в форме:
Нр= H–h = 150 – 40 = 011 м=110 мм.
) Определим площадь сечения стояка:
) По площади стояка определяются его размеры (стояк круглый):
)Далее по соотношению находим остальные элементы литниковой системы:
-площадь литникового хода: [p
-площадь питателей: [pic].
)Размеры одностороннего трапецеидального литникового хода:
-высота и нижнее основание:
-верхнее основание: [pic].
)Рассчитывается площадь одного питателя и его размеры:
Расстояние до первого питателя:
)Размер воронки определяем по формуле:
Принимаем D=75мм; Н =D=75мм.
Расчёт нагружения опок
Во избежание всплытия верхней опоки при заливке формы металлом на нее
устанавливается груз массой Р или опоки скрепляют скобами выдерживающими
где К – коэффициент запаса учитывающий гидравлический напор; К=15;
Н – максимальный напор (высота верхней опоки) м;
Fотл – площадь отливки в свету м2;
Fлс – площадь литниковой системы в свету м2;
ρж – плотность расплава кгм3;
ρст – плотность стержня кгм3;
Vст – объем стержня м3;
G – вес опоки с землей кг.
Если Р 0 то нагружать опоку не надо.
Получили отрицательное число значит нагружать опоку не нужно.
Расчет времени затвердевания отливки в форме
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);
bф – коэффициент теплоаккумулирующей способности формы Вт(м2·К·с-
Сж Ст – удельная теплоемкость сплава в жидком твердом и твердо-
жидком состоянии Дж(кг·К);
ρж ρт – плотность сплава в жидком твердом и твердо-жидком
L – удельная теплота кристаллизации сплава Джкг;
Vз Vк Vв – относительная температура заливки 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 200 °С – для
алюминиевых отливок .
Могилев В. К. Лев О. И. Справочник литейщика: Справочник для
профессионального обучения рабочих на производстве. – Машиностроение
Справочник по чугунному литью. Под ред. Гиршовича Н. Г. – 3-е изд.
перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение 1978.
Трухов А. П. Технология литейного производства: Литье в песчаные
формы: Учебник для студ. высш. учеб. заведений под ред. А. П. Трухова. –
М.: Издательский центр «Академия». – 2005. – 528 с.
Изотов В.А. Акутин А.А. Равочкин А.С. Технология литейной
формы.Учебное пособие.-2010.-112с.

Отливка крышка.cdw

КП 150104.ВЛ.011.001
РГАТУ им. П.А. Соловьев
Точность отливки 11-7-13-10 см. 16 мм
Не указанные литейные радиусы 3 мм;
Не указанные формовочные уклоны.

Опоки в сборе.cdw

РГАТУ им. П.А. Соловьева
КП 150104.ВЛ.011.004
Шпилька 2 М16 х 15-6g х 120.109.40Х.26 ГОСТ 22034-76