Шкив вентилятора системы охлаждения из материала СЧ20

Спецификация стержневая оснастка.spw

Болт ГОСТ7805-70 М8х20
Болт ГОСТ7805-70 М12х30
Винт ГОСТ17473-80 М5х10
Шайба ГОСТ6402-70 12.65Г
Стяжка 15 СТП53189-75
Подставки СТП53197-75

Документ Microsoft Office Word.docx

Условия работы детали
Деталь 130-1308025Б3 «Шкив вентилятора системы охлаждения» в процессе работы испытывает большие динамические нагрузки трение во внутренней части.
Предъявляемые требования
В соответствии с условиями работы деталь не должна иметь трещин газовых раковин и других включений. Внутренняя поверхность не должна иметь пор и шлаковых включений так как сопрягается с другими деталями.
Требуется сравнительно легкая обрабатываемость и низкая стоимость материала.
Учитывая условия работы детали а также предъявляемые требования следует использовать для отливки материал СЧ20 ГОСТ 1412-85 (табл. 2.1).
Химический состав чугуна СЧ20
Физико-механические свойства СЧ20
предел прочности при растяжении МПа
твердость по Бринеллю НВ
Анализ технологичности детали
При проектировании конструкции отливки учитывается что материал для изготовления отливки обеспечивает заданные прочностные показатели необходимые по условиям эксплуатации детали а так же обладает хорошими литейными свойствами. Механическая обработка обеспечивается конструктивными решениями.
Отливка изделия 130-1308025Б3 изготавливается с одним стержнем простой конфигурации.
Приняв во внимание все выше сказанное можно сделать вывод что отливка технологична.
При изготовлении отливки требуется точное и правильное соблюдение технологии.
Выбор припусков на механическую обработку
По таблице 9 [3] находим интервал классов точности размеров КР 7-12. Принимаем КР 10.
По таблице 10 [3] находи степень корабления элементов отливки СКэ 4-7. Принимаем СКэ 6.
По таблице 11 [3] определяем степень точности поверхности СП 10-17. Принимаем СП 15.
По таблице 13 [3] определяем класс точности массы КМ 6-13. Принимаем КМ 10.
По таблице 1 [3] находим допуск смещения Тсм=28.
Для обрабатываемых поверхностей по таблице 14 [3] необходимо определить ряд припуска РП 6-9. Принимаем РП 8.
Точность отливки: 10-6-15-10 См. 28 мм по ГОСТ 26645-85 [3].
Выбор линии разъема формы
Определение правильного положения отливки при заливке формы имеет большое значение при разработке технологии изготовления отливки детали то есть оказывает влияние на качество полученной отливки и предопределяет весь технологический процесс.
Отливка «Шкив вентилятора системы охлаждения» изготавливается в условиях массового производства поэтому линия разъема должна быть простой поскольку сложная линия разъема требует увеличения времени на изготовление и обработку модельной оснастки увеличивает вероятность получения заливов по плоскости разъема увеличивает затраты на механическую обработку.
Данная отливка технологична так как имеет простой разъем и один стержень выполняющий внутреннюю поверхность отливки. Подлежащие механической обработке поверхности легко доступны.
Линия разъема выбирается таким образом чтобы обеспечить простое и быстрое изготовление формы свободное удаление модели из формы точность геометрических размеров отливки снижение затрат на чистку и дальнейшую обработку отливок.
Поскольку данная отливка имеет форму круга то выбираем линию разъема по оси симметрии т.е. вдоль шкива. Данный выбор линии разъема обеспечивает выше названные требования а также позволяет легко проставить стержень выполняющий внутреннюю полость отливки.
Модельная оснастка для изготовления полуформ
В условиях массового производства модельные комплекты лучше изготавливать из серого чугуна СЧ 20 поскольку это позволит обеспечить надежность и жесткость конструкции а также резко увеличит срок службы по сравнению с деревянными моделями. Модель из чугуна обладает высокой прочностью хорошо обрабатывается но имеет большую массу и стоит значительно дороже но в условиях массового производства она полностью себя окупит. При использовании оснастки из чугуна также повысится и качество отливок – отливки будут более точными с гладкой поверхностью и минимальным припуском на механическую обработку.
Выбор и обоснование способа формовки
Отливку детали «Шкив вентилятора системы охлаждения» получаем в песчано-глинистых формах. В данном случае другие способы литья применять нецелесообразно поскольку это наиболее экономичный и простой метод позволяющий добиться необходимого качества отливки. Метод формовки – надув формовочной смеси с последующей допрессовкой (пескодувно-прессовый) на автоматической формовочной линии «DISA».
Использование данного метода имеет ряд преимуществ: достаточно высокое и равномерное распределение плотности смеси по всей форме (в том числе и в карманах оснастки) и минимальные уклоны модельной оснастки что обеспечивает достаточно высокую размерную и весовую точность отливок и др. (см. раздел 1.6.1.).
Техническая характеристика АФЛ DISA представлена в табл. 1.4. (см. раздел 1.6.1.).
Расчет литниковой системы
Литниковые системы служат для заливки расплавленного металла в литейную форму в заданное время.
Подвод металла для отливки «Шкив вентилятора системы охлаждения» осуществляется по центру сбоку что позволяет создать последовательное (направленное) затвердевание при котором улучшаются условия питания.
Для чугунных отливок применяются главным образом литниковые системы закрытого типа способствующие задержанию шлака. Литниковая система трапециидальной формы по гидравлическому признаку «тормозящая».
Для расчета литниковой системы используем номограмму Кацимира Гесса.
Исходные данные для расчета:
– фактор потери на трение;
– средняя величина ферростатического давления;
режим заливки – нормальный.
Определяем скорость разливки
По номограмме Кацимира Гесса (Рис. I) определяем поперечное сечение входа (чаши)
Для компенсации потерь потока связанная с изменениями в направлении металла площадь сечения вертикального литникового хода должна быть на 20% больше для создания избыточного давления
По таблице из рисунка 2.2. по скорости заливки выбираем чашу и её параметры
Чаша № 2 весом в 16 кг и устьем стояка N = 419 мм2
По таблице из рисунка 2.3. по устью стояка выбираем стояк и его параметры:
Поскольку данная отливка имеет массовый характер и следовательно формуется на АФЛ то нецелесообразно для каждой отливки делать свою литниковую систему. В связи с этим используются стандартные литниковые системы.
Смесеприготовительное отделение
Изготовление отливок в сырых песчано-глинистых формах имеет ряд преимуществ:
- низкая стоимость формовочных материалов;
- многократное использование оборотной смеси;
- высокая производительность формовочного оборудования.
Формовочные материалы
К формовочным смесям предъявляются следующие требования:
Высокая прочность на сжатие;
Низкое влагосодержание;
Минимальная газотворность;
Хорошая формуемость.
Необходимые свойства можно обеспечить следующими методами:
Применять высококачественные материалы;
Соблюдать технологию смесеприготовления;
Проводить систематический контроль смеси;
Вводить освежающие добавки в смесь.
Состав формовочной смеси представлен в таблице 2.4. Физико-механические свойства смеси представлены в таблице 2.5.
Состав формовочной смеси
Физико-механические свойства смеси
газопроницаемость ед
прочность при сжатии по-сырому кПа
потери при прокаливании %
Стержневые материалы
Для изготовления стержней используются два вида технологий: с отверждением и упрочнением стержня вне оснастки или в оснастке.
Для упрочнения стержней вне оснастки применяют конвективную сушку. При этом готовый стержень имеет низкую прочность и деформируется на сушильной плите. Это приводит к низкой геометрической точности стержней и соответственно отливок.
Технология изготовления стержней упрочнение которых происходит в оснастке обеспечивает существенное повышение точности как стержней так и отливок. Наибольшее распространение в крупносерийном и массовом производствах стержней получили технологии по холодной (Cold-box-процесс) оснастке.
Технология изготовления стержней по Cold-box-процессу
Процесс основан на использовании физико-химических реакций между компонентами связующего под действием активизирующего реагента (катализатора) вводимого вместе с газом в смесь после ее уплотнения в оснастке. Песчано-смоляные смеси обладают хорошими технологическими свойствами сравнительно длительным периодом живучести и высокой скоростью отверждения после продувки катализатором. Отверждение смеси происходит сразу по всему ее объему благодаря чему стержень приобретает до момента извлечения его из оснастки до 50% своей максимальной прочности.
Технология процесса изготовления стержней
Смесь пескострельным способом поступает в ёмкость стержневого ящика продувается амином в течение 15 сек.
При этом смесь в ящике твердеет благодаря химическим реакциям между связующим отвердителям и катализатором. После этого для удаления токсических продуктов реакции через стержень продувают сжатый воздух ящик раскрывают и стержень извлекается.
Прежде чем поступить на сборку стержни должны быть высушены выкрашены противопригарным покрытием защищены от остатков вдувных каналов а также отремонтированы. Поэтому далее по подвесному толкающему конвейеру стержни транспортируются на участок ремонта стержней (замазка дефектов). После их направляют по конвейеру на окраску и сушку. Затем стержни поступают по необходимости на участок склейки а после на склад стержней откуда они направляются на участок простановки стержней АФЛ DISA.
Технологический процесс плавки металла
Обоснование выбора технологического процесса плавки
Основные преимущества дуговой печи постоянного тока по сравнению с пламенными индукционными печами и печами сопротивления:
Увеличена удельная вводимая мощность и производительность по расплавлению в 3 – 4 раза.
Снижен удельный расход электроэнергии на 20 – 35 % при непрерывной работе.
Увеличена стойкость футеровки (до двух лет) предельно просты условия ее эксплуатации.
Высокое качество металла за счет существенного уменьшения количества неметаллических включений.
Брак отливок снижен в 2 раза.
Высокая мобильность печи возможность включения – отключения в любой момент времени получение расплава на холодной печи через 10 – 30 мин после включения.
Разовая механизированная завалка шихты возможность плавления при 20 – 100 % номинальной вместимости (по массе металла).
К недостаткам дуговых печей постоянного тока можно отнести то что при работе футеровки подины есть два фактора которые следует учитывать: интенсивное перемешивание расплава в районе подины и нарушение целостности подины за счет подовых электродов. Поэтому набивку массы или бетона вокруг электрода следует выполнять особенно тщательно (как и футеровку всей подины) во избежание размывания футеровки интенсивно движущимся металлом.
Описание технологического процесса плавильного отделения
Шихтовые материалы поступают в цех на шихтовой двор по средствам железнодорожного транспорта. Мостовым краном с помощью магнитной шайбы материалы разгружаются в закрома. Затем при помощи системы взвешивания и дозирования шихты шихта подается на участок загрузки и шихта загружается в плавильную печь. После переплава шихты отбирается проба на химический анализ если требуется то производится корректировка химического состава жидкого металла.
Для заливки металла на АФЛ DISA используем магнитодинамическую индукционную автоматическую установку модели 99421.
Устройство представляет собой накопительную емкость с индукционным подогревом.
Преимущества заливочного устройства:
Исключаются потери времени на транспортировку металла;
Поддержание постоянной температуры металла;
Исключение нахождения людей.
Состав шихтовых материалов представлен в разделе 1.7.2 (см. табл. 1.15).
Расчет шихты производится с помощью электронных таблиц «Microsoft Excel».
Для обеспечения заданного химического состава и качества выплавляемого чугуна шихту рассчитывают по принятому составу жидкого чугуна с учетом угара элементов при плавке. Угар элементов при электроплавке составляет: C-5% Si-5% Mn-5%.
Расчет шихты производим методом подбора т.к. он наиболее простой.
Серый чугун используемый для отливок автомобильных деталей должен иметь следующий состав %: C 32-36; S Mn 05-08; P до 02; S до 015; Cr до 015; Ni до 05.
Химический состав шихтовых материалов приведен в таблице 2.6.
Состав шихтовых материалов
Определяем среднее содержание C S марганца: z-005z=095z.
В соответствии с заданным химическим составом в жидком металле должно оставаться в среднем C-34% Si-22% Mn-065%. Таким образом
z (Mn)=065Mn095=068%
Рассчитаем состав шихты т.е. определим процентное содержание компонентов в шихте. Шихту необходимо составить из пяти сортов металла. С учетом имеющихся шихтовых материалов и химического состава подбираем массу отдельных компонентов. Содержание элементов в шихте проверяем расчетом (табл. 2.7.)
Расчет содержания элементов в шихте
Из расчета видно что в шихте не хватает углерода кремния. Недостаток углерода восполним введением в состав шихты дробленного графита недостаток кремния восполним введением в состав шихты ФС-75.
Технологический процесс выбивки отливок
После заливки формы отливки охлаждаются и затвердевают в форме находясь на охладительном конвейере линии. Преждевременная выбивка отливки может привести к появлению трещин и деформации поверхности отливки. В связи с этим отливка должна охлаждаться в форме строго определенное время.
Дробеметная очистка отливок предназначена для удаления с поверхности пригара заливов и заусенцев. Она производится направленным потоком стальной дроби размером 12-15 мм которая обеспечивает получение качественной поверхности отливки. Для отливок «Шкив вентилятора системы охлаждения » применяем дробеметные барабаны непрерывного действия мод. 42322М. Производительность по чугуну 73 тч. Мощность 65 кВт.
Очищенные отливки укладываются на специальные транспортеры которые доставляют их на участок зачистки. Процесс обдирочного шлифования один из преобладающих методов финишной обработки отливок. Его преимущества: возможность обработки металла практически любой твердости небольшие усилия при шлифовании невысокая стоимость абразивного инструмента. Скорость резания - это основной параметр определяющий производительность зачистки. С повышением скорости резания каждое зерно абразивного круга чаще проходит по обрабатываемой поверхности срезаются более мелкие стружки для отделения которых требуется меньше усилий.
Для зачистки отливок из серого чугуна применяются круги с окружной скоростью 60-80 мс. из карбида кремния с твердостью СТ1-СТ3.
Затем отливка отправляется на участок контроля качества.
Далее отливки окрашиваются в окрасочной камере. Отливки окрашиваются нитроэмалью окунанием в ванну с сушкой в камере при 60 С в течении 10 мин. и поступают на склад готовой продукции.
Расчёт времени затвердевания и охлаждения отливки
Для расчета времени затвердевания используется программа «CAST». Для составления математической модели используем следующие допущения:
температура по всему сечению отливки в начальный момент времени равна температуре заливки;
температура формы в начальный момент времени постоянна по всему сечению и равна Тф;
толщина формы во много раз больше толщины отливки и не прогревается до конца.
Тогда математическая модель для решения на ЭВМ имеет вид:
уравнение для отливки;
уравнение для формы.
– в начальный момент времени температура металла по всему сечению отливки постоянна и равна температуре заливки Тзал.
– в начальный момент времени температура по всему сечению формы постоянна и равна Тф.
– температура формы и отливки на границе раздела равны.
тепловой поток от отливки равен тепловому потоку от формы.
– в середине отливки температурный градиент равен нулю то есть задача симметрична относительно центра плоской оси.
– безразмерный коэффициент.
Материал отливки СЧ20.
Толщина формы (средняя) 140 мм.
Толщина стенки отливки (средняя) 5 мм.
Температура заливки
Температура выбивки
Температура ликвидус
Температура солидус
– координата конца формы
– координата середины отливки
– интервал по отливке
Далее переводим исходные данные отливки и формы в безразмерные величины.
Принимаем интервал по времени равным
Относительная температура определяется по формуле:
Относительная теплота кристаллизации:
Относительный коэффициент температуропроводности формы:
Относительный коэффициент теплопроводности формы:
Перерабатываем данные для ввода в программу:
Время кристаллизации:
.300E+03 .300E+03 .300E+03 .300E+03 .300E+03
.174E+04 .174E+04 .174E+04 .174E+04 .174E+04
.300E+03 .300E+03 .300E+03 .309E+03 .447E+03
.164E+04 .164E+04 .164E+04 .164E+04 .164E+04
.300E+03 .300E+03 .302E+03 .329E+03 .555E+03
.156E+04 .156E+04 .156E+04 .156E+04 .156E+04
.300E+03 .301E+03 .306E+03 .354E+03 .635E+03
.149E+04 .149E+04 .149E+04 .149E+04 .149E+04
.300E+03 .301E+03 .312E+03 .383E+03 .693E+03
.143E+04 .143E+04 .143E+04 .143E+04 .143E+04
.300E+03 .302E+03 .313E+03 .385E+03 .698E+03
.300E+03 .303E+03 .321E+03 .414E+03 .741E+03
.137E+04 .137E+04 .137E+04 .137E+04 .137E+04
.301E+03 .305E+03 .331E+03 .441E+03 .772E+03
.133E+04 .133E+04 .133E+04 .133E+04 .133E+04
.301E+03 .308E+03 .341E+03 .466E+03 .795E+03
.129E+04 .129E+04 .129E+04 .129E+04 .129E+04
.302E+03 .311E+03 .352E+03 .489E+03 .811E+03
.125E+04 .125E+04 .125E+04 .125E+04 .125E+04
.300E+03 .300E+03 .300E+03 .300E+03 .301E+03
.303E+03 .315E+03 .364E+03 .510E+03 .823E+03
.122E+04 .122E+04 .122E+04 .122E+04 .122E+04
.304E+03 .320E+03 .375E+03 .529E+03 .831E+03
.119E+04 .119E+04 .119E+04 .119E+04 .119E+04
.306E+03 .325E+03 .387E+03 .545E+03 .837E+03
.116E+04 .116E+04 .116E+04 .116E+04 .116E+04
.300E+03 .300E+03 .300E+03 .300E+03 .302E+03
.308E+03 .330E+03 .398E+03 .560E+03 .840E+03
.114E+04 .114E+04 .114E+04 .114E+04 .114E+04
.310E+03 .336E+03 .409E+03 .573E+03 .842E+03
.112E+04 .112E+04 .112E+04 .112E+04 .112E+04
.300E+03 .300E+03 .300E+03 .301E+03 .303E+03
.312E+03 .341E+03 .420E+03 .585E+03 .842E+03
.110E+04 .110E+04 .110E+04 .110E+04 .110E+04
.300E+03 .300E+03 .300E+03 .301E+03 .304E+03
.315E+03 .347E+03 .430E+03 .595E+03 .842E+03
.108E+04 .108E+04 .108E+04 .108E+04 .108E+04
.316E+03 .350E+03 .434E+03 .600E+03 .841E+03
.107E+04 .107E+04 .107E+04 .107E+04 .107E+04
Время выбивки = 1374.12 cek
Время кристаллизации = 218.68
Время охлаждения = 362.21
Вывод: исходя из расчета времени затвердевания и охлаждения можно сделать вывод что отливка по этим параметрам может изготавливаться на АФЛ «GFD DISA 230». Цикл линии 51 минута что позволяет пройти все вышеперечисленные стадии.
Контроль качества отливок
Обеспечение высокого качества отливок требует наряду с организационно-техническими мероприятиями широкой и строгой системы контроля как исходных материалов и всего технологического процесса так и получаемых отливок. Приемка отливок ведется по внешнему виду отсутствию засоров ужимин и др. наружных дефектов по размерной и весовой точности по прочностным характеристикам и химическому составу материала отливок факультативно по их твердости. Для получения качественного литья особенно важное значение имеет точность при изготовлении форм и сборке их под заливку. За последние десятилетие разработаны косвенные методы определения механических свойств и микроструктуры основанные на применении ультразвуковых и электромагнитных колебаний.
Основанием для контроля качества готовых отливок служат ГОСТы действующие технические условия чертежи на отливку со специальными конструктивными и технологическими требованиями к ней. При контроле отливки подразделяют на три группы: годные с исправимыми дефектами окончательный брак. К первой группе относятся отливки соответствующие всем требованиям чертежам и действующей нормативно-технической документации (ГОСТ ОСТ ТУ и т.д.). Ко второй группе относятся отливки с дефектами которые можно исправить заваркой замазкой и вставкой пробок. К третьей группе относятся отливки не соответствующие требованиям чертежа действующей нормативно-технической документации имеющие неисправимые дефекты. Такие отливки после учета отправляются на переплавку. Окончательный брак в свою очередь делят на внутренний выявленный в литейном цехе и внешний обнаруженный в цехах до и после механической обработки.
Окончательный контроль продукции выполняет контролер приемщик. Однако некоторые функции этого контроля возложены на другие подразделения ОТК и лаборатории.
Основные характерные дефекты и их причины
Неметаллические включения;
- Высокое содержание серы
- Повышенная влажность формы
- Турбулентность при заливке
- Неправильная заливка
Подкорковые раковины
- Содержание алюминия и титана более 001%
- Содержание магния более 005%
- Влажные модификаторы
- Низкая температура заливки
Появление свободного цементита
- Высокое содержание карбидообразователей
- Несоответствие химического состава толщине стенки
- Плохое модифицирование
Кайма пластинчатого графита
- Содержание магния недостаточно
- Содержание серы повышено
Все виды дефектов можно устранить соблюдая режимы технологии изготовления смеси условий плавки и разливки металла его химический состав. Контроль качества необходим чтобы вскрыть дефекты и разработать меры их предупреждения.

5 плита подвижная.frw

Спецификация плита поворотная.spw

Винт М8х25 ГОСТ11738-84

Спецификация плита подвижная.spw

Пластина Материал Ст 3

3 Шкив вентилятора системы охлаждения.frw

4 плита поворотная.frw

7 форма в сборе.frw

6 стержневая оснастка.frw