Разработка технологического процесса изготовления отливки «Коробка»

Содержание

Содержание

Введение

1 Общая характеристика литой детали

2 Выбор и обоснование выбранного способа изготовления отливки

3 Расчет группы сложности отливки

4 Конструирование стержня

5 Расчет количества отливок в форме

6 Расчет припусков на механическую обработку по ГОСТ 26645-85 и массы отливки. Определение К.И.М

7 Расчет литниковой системы и массы литниковой системы

Масса отливки с литниковой системой определяется по формуле

8 Составление баланса металла. Определение коэффициента выхода годных отливок

9 Формовочные и стержневые смеси

10 Расчет массы формы до заливки и после заливки

11 Характеристика модельного комплекта

12 Описание технологии изготовления формы, стержней, сборки формы, заливки, выбивки, обрубки и очистки отливки

13 Описание технологии плавки

14 Расчет шихты

15 Расчет норм расхода основных и вспомогательных материалов на 1т. годных отливок

16 Преимущества разработанной технологии, снижение энергозатрат, снижение расхода материалов

17 Охрана труда и охрана окружающей среды

Заключение

Список используемых источников

Введение

Тема: Разработка технологического процесса изготовления отливки «Коробка» №ВМ1802.00.11.001.

Темпы роста литейного производства во многом определяют успешное развитие машиностроения и других отраслей народного хозяйства.

Литейное производство является одной из важнейших отраслей машиностроения. В различных конструкциях современных машин и приборов около 70% по массе деталей представляют собой отливки из стали, чугуна, медных, алюминиевых, магниевых и других сплавов. Особенно большое место занимают отливки в конструкциях металлургического оборудования, турбин, кузнечно-прессовых машин, металлорежущих станков. В такой отрасли, как станкостроение, литые детали составляют до 90% общей массы заготовок. Широкому распространению литейное производство обязано своими преимуществами по сравнению с другими способами изготовления заготовок. С помощью различных методов литья можно из любых металлов и их сплавов получать изделия сложной конфигурации, большинство из которых невозможно получить, например, штамповкой, ковкой или механической обработкой.

Конфигурация отливок может быть разнообразной. Она определяется возможностью изготовления технологической оснастки и формы, минимальной толщиной полости, которую способен заполнить металл, и экономическими расчетами, позволяющими сравнить стоимость изготовления и условия эксплуатации отливки, с одной стороны, и аналогичного изделия, полученного другим способом или составленного из отдельных литых частей, с другой.

Перспективность литейной технологии обуславливается универсальностью, позволяющей получать изделия из сплавов практически любого состава, различной массой, с размерами до десятков метров.

Цель курсового проекта: закрепить, улучшить и расширить практические и теоретические знания, научиться пользоваться технической документацией, нормами, стандартами необходимой для разработки технологии отливки, приобрести навыки в выполнении проектных работ по технологии литейного производства. Разработать технологический процесс изготовления отливки «Коробка».

Выбор и обоснование выбранного способа изготовления отливки

Выбор способа формовки (ручной, машинной, автоматической) зависит от размеров отливки, конфигурации и характера производства. Ручная формовка в почве применяется при изготовлении малоответственных и крупногабаритных отливок. Машинная формовка применяется в основном для мелких и средних отливок, а иногда и крупных в условиях серийного и массового производства.

Формовка на автоматических линиях применяется только в условиях массового производства. Машинная формовка по сравнению с ручной имеет ряд преимуществ:

повышенная производительность;

возможность осуществления комплексной механизации и автоматизации процессов изготовления отливок;

повышенная точность отливок и уменьшение припусков на механическую обработку.

Литье в сырые формы – самое распространенное в цехах серийного и массового производства при производстве отливок массой до 200 кг. В последние годы изготовление сырых форм получило дальнейшее развитие благодаря эффективному использованию современных формовочных машин и автоматических линий.

Машинная формовка по металлическим моделям с механизированным выемом моделей из полуформы является экономичным вариантом изготовления наиболее сложных по конфигурации тонкостенных отливок в серийном и массовом производстве и обеспечивает 8 – 13 для цветных и 9 – 14 для черных сплавов классы размерной точности ГОСТ 26645 – 85. При этом меньшие значение классов точности относятся к простым отливкам и условиям массового автоматизированного производства, большие - к сложным отливкам единичного и серийного производства, средние – к отливкам средней сложности и условиям механизированного серийного производства.

Отливка «Коробка» изготавливается из стали 35Л, имеет массу 220 кг, характеристика производства – серийное. Все выше перечисленное позволяет получать отливку «Коробка» с помощью ручной формовки.

Характеристика модельного комплекта

Модельным комплектом называются технологические приспособления, необходимые для получения в форме контуров отливки. Основными элементами модельного комплекта являются модель и стержневые ящики.

По модели в форме получают полость, в основном, воспроизводящую внешние контуры будущей отливки. Внутреннюю полость отливки оформляют стержнем, получаемым в стержневом ящике. Рабочая поверхность ящика соответствует внутреннему контуру будущей отливки.

Кроме моделей, и стержневых ящиков, в модельный комплект входят следующие элементы:

— модели питателей, шлакоуловителей, стояков, выпоров, прибылей и других частей литниковой системы;

— подмодельные плиты для установки и крепления моделей отливки и литниковой системы;

— приспособления для доводки и контроля форм и стержней;

Разовые формы изготовляют главным образом машинными методами формовки. Модели для машинной формовке должны быть простыми по конструкции и иметь минимум разъемов.

Кроме того, конструкция модельного комплекта должна обеспечивать получение отливок с отклонениями размеров в пределах, заданных техническими условиями.

Наиболее распространенными материалами моделей, предназначенных для получения форм, являются сплавы на основе алюминия и серые чугуны. Для изготовления отливки будем использовать модели из серого чугуна. Они имеют меньшую стоимость и более высокую прочность. Металлические модели, стержневые ящики, подмодельные плиты рекомендуется делать максимально тонкостенными, усиливая их ребрами жесткости и крепежными приливами.

На модельной плите модели крепятся с помощью болтов и центрируются с помощью штифтов в нескольких местах

Модельно-литейные указания разрабатываются в соответствии с ГОСТ242373, ГОСТ26645-80, ГОСТ321280, ГОСТ3606-80. Данные ГОСТы определяют величину припусков на механическую обработку, величину формовочных уклонов, размеры стержневых знаков и зазоров и т.д. Выбранные величины в соответствии с ГОСТ 3.112585 наносятся на чертеж детали, где так же указываются необходимые дополнения и изменения в конструкции предусмотренные технологией.

Описание технологии изготовления формы, стержней, сборки формы, заливки, выбивки, обрубки и очистки отливки

Применение единой формовочной смеси позволяет изготовить форму и стержней без применения специального формовочного оборудования, используя только смесеприготовительные устройства, а также вспомогательные грузоподъемные и транспортные средства.

Формы изготавливаются следующим образом: модель и подмодельная плита ветошью очищаются от пыли, песка, остатков прилипшей смеси. На модель наносится разделительное покрытие ветошью равномерным слоем. Устанавливаются модели стояка, газоотводов, выпоров. На подмодельную плиту устанавливается чистая опока по штырям. Предварительно подготовленная сыпучая смесь подается транспортерами и периодически сбрасывается опускающимся скребком в воронку смесителя, в которую одновременно подаются по трубопроводу жидкие компоненты смеси. После приготовления замеса обслуживающий установку рабочий открывает выпускное отверстие смесителя и единая формовочная смесь самотеком заполняет поступающие опоки.Процесс изготовления форм сводится к заливке жидкой смеси в опоки, где она самопроизвольно затвердевает в течение 30—40 мин. Из полуформы извлекаются стояк, выпора, газоотводы. Выполняют вентиляционные наколы и перекантовывают полуформу. После раскрепляют опоку от подмодельной плиты. Единую форму после извлечения модели отверждают химически, продувкой углекислым газом.

Для изготовления стержней используем стержневую машину, принцип работы которой основан на пескострельном заполнении горячей секции стержневой смесью.

Стержневая машина представляет собой однопозиционную машину, пуск которой производится нажатием кнопки. Автоматически выполняется операция прижим стержневого ящика к надувной плите, зажим стержневого ящика, вдув стержневой смеси, выхлоп отработанного воздуха и загрузка смесью рабочего резервуара машины.

Стержневая машина выполняет следующие операции: надув секции стержневой смесью, отверждение стержня, выталкивание из секции готового стержня.

Простановка стержней осуществляется вручную. Обдуваем полуформу низа сжатым воздухом. Перед сборкой осматривают полуформы верха и низа, стержни.

Во втулки верхней полуформы вставляют сборочные штыри и накрывают нижнюю полуформу. Далее на форму выставляет пригруз, для того чтобы предотвратить выход металла на плоскости разьема при заливки формы.

Собранные формы транспортируются конвейером на заливку. Заливка осуществляется на полуавтоматической заливочной машине с рольгангом для смены ковша ёмкостью 10 тонн. Залитая форма конвейером подается в тоннель охлаждения.

После охлаждения формы, при помощи мостового крана передают на выбивную инерционноударную решетку. Периодически включая решетку смесь удаляется из опоки. При помощи мостового крана отливка извлекается из формы. И затем отправляется на обрубку, где от отливок отделяют элементы литниковой системы, прибыли, заливы по разъему формы. Обрубку выполняют пневматическими молотками с использованием зубил, для удаления заливов применяют воздушно-дуговую резку. Далее отливка следует в термообрубное отделение, где стержень удаляется в гидравлической камере следующим образом: отливка устанавливается на тележку, тележка задвигается внутрь камеры, корпус закрывается и вода подаваемая из специальной трубки под большим давлением удаляет стержень из отливки. Далее отливка следует на очистку в дробеметной камере. Отливка устанавливается на тележку, тележка задвигается внутрь камеры, где дробь под действием центробежной силы ударяется об отливку, тем самым очищая ее. Затем следует операция зачистки отливки которая происходит на подвесном маятниковом станке.

Отливки поступают на склад готовой продукции.

Описание технологии плавки

Плавка стали производится в электрических дуговых печах (ДПС1.5).

Мощность источника питания - 1800 КВт, время расплава метала40 мин.

Преимущества перед аналогичными дуговыми печами переменного тока:

Снижение расхода графитовых электродов до 1.5кг/т жидкого металла;

Снижение угара металла до 24% (увеличение КВГ);

Снижение расхода ферросплавов в среднем на 1520%;

Снижение уровня шума на 1520 децибел.

Плавку стали можно вести по основному процессу или по кислому процессу. При основном процессе плавку ведут под основным шлаком для наведения которого используют обожженную известь и плавиковый шпат. В этом случае для футеровки печей необходимо применять основные огнеупорные материалы (магнезитовый кирпич, магнезитовые порошки.)

Плавку ведут под кислым шлаком для наведения которого используют кварцевый песок. Содержание SiO2 в шлаке до 65%.

В качестве шихты используют стальной лом марки А1 ГОСТ 2787 и возврат собственного производства. Стальной лом поставляется в цех с сертификатом с обязательным указанием марки стали и хим.состава углерод, хром, марганец, никель. Допускается наличие ближних марок до 20%. Хранение стального лома на участке по маркам.

Металлолом не должен быть проржавелым, разъеденным кислотами. Также не допускаются полые сосуды, трубы. Металлолом должен быть проверен на взрывоопасность. Размеры кусков должны быть не более 1/3 части диаметра свода печи. Толщина металла не менее 6 мм.

Загрузка печи происходит через свод. Плавление загруженных в печь материалов ведется интенсивно, с полным использованием мощности трансформатора. После расплавления шихты ведут окисление металла, необходимого для освобождения от газов стальной ванны для очистки взвешенных в ней частиц кремнезема или силикатов различного состава.

Ванна должна кипеть равномерно по всей поверхности. Для поддержания нормального кипения ванны следует присаживать окалину частыми, но не большими, порциями, при достаточно высокой температуре металла, в количестве 0.5-1.0% от веса плавки. Необходимое количество шлака достигается помимо присадок окалины небольшими присадками сухого известняка или горелой формовочной земли и шамотного боя.

Если после начала присадки окалины и достижения необходимой температуры металла 16701690◦ С, ванна не закипает, это указывает на повышенное содержание в металле кремния. При неосмотрительной присадке окалины в печь для усиления кипения ванны после выгорания кремния может произойти бурная реакция, часть плавки будет выброшена через завалочное окно. После присадки последней порции окалины ванне дают кипеть в течении 10 минут. Окончание чистого кипения характеризуется постепенным замедлением кипения ванны. Для предотвращения возможного восстановления кремния следует в начале периода чистого кипения добавлять в шлак мелко раздробленный сухой известняк.

По окончании активного процесса частично удаляют окислительный шлак через завалочное окно металлическим скребком и производят присадку свежих шлакообразующих материалов: шамотного боя, песка, горелой земли и известняка в соотношении 6:2; 1:2. Общий расход такой смеси составляет 0.5-0.6% от веса плавки.

Вслед за загрузкой в печь шлакообразующих для более быстрого раскисления шлака следует присадить 0.1-0.2% молотого ферросилиция и 0.1-0.2 молотого кокса. Через 810 минут после такой обработки шлак должен при сливе на плиту растекаться слоем 47мм. Излом нормального кислого шлака – светло-зеленый или светло- голубой. Химический состав шлака перед выпуском: SiO2=50.3%; FeO=9.2%; MnO=20.5%; Al2O3=4.7%; CaO=5.5%.

После получения нормального шлака и корректирования содержания углерода приступают к раскислению стальной ванны ферросплавами. Предварительное раскисление производят присадкой 45% форросилиция согласно расчету, раскисление ферромарганцем производят за 5-7 минут до выпуска плавки. По окончании плавки через завалочное окно металлическим скребком удаляют шлак.

Температура выпуска металла из печи составляет 16500С, а заливка происходит при 150015500С.

Преимущества разработанной технологии, снижение энергозатрат, снижение расхода материалов

Разработанная технология изготовления отливки «Коробка» наиболее эффективная и удобная, так как она способствует получению качественной формы, с минимальным процентом расхода формовочной смеси

Разработанная мною технология имеет ряд преимуществ:

1 В форме изготавливается две отливка, при этом идёт малый расход формовочной смеси, а следовательно, экономия формовочных материалов.

2 Процесс уплотнения отсутствует, поэтому производительность достаточно высокая.

3 Стержни для отливок изготавливаются из XТС, смесь имеет следующие преимущества:

− хорошую выбиваемость;

− хорошую газопроницаемость;

− хорошую прочность;

− хорошую газоотводность.

5 Припуски на механическую обработку уменьшаются, а следовательно повышается К.И.М.

6 Уменьшение расхода металла на литниковую систему, соответственно повышение КВГ.

7 Осуществляется экономия электроэнергии за счет применения для плавки дуговую печь.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана технология изготовления стальной отливки «Коробка» ВМ1802.00.11.001.

В ходе работы были выполнены расчеты:

группы сложности отливки;

количества отливок в форме;

точности отливки;

массы припусков, массы напусков, КИМ;

массы отливки ;

коэффициента использования металла;

обьем литниковой системы и массы литниковой системы;

массы формы до заливки и после заливки;

коэффициента выхода годных отливок;

шихты и норм расхода основных и вспомогательных материалов на 1 тонну годных отливок.

В форме изготавливается две отливки. Изготовление отливки происходит вручную.